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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解
(20分)惰性气体分子为单原子分子,在自由原子情形下,其电子电荷分布是球对称的。负电荷中心与原子核重合。但如两个原子接近,则彼此能因静电作用产生极化(正负电荷中心不重合),从而导致有相互作用力,这称为范德瓦尔斯相互作用。下面我们采用一种简化模型来研究此问题。
当负电中心与原子核不重合时,若以x表示负电中心相对正电荷(原子核)的位移,当x为正时,负电中心在正电荷的右侧,当x为负时,负电中心在正电荷的左侧,如图1所示。这时,原子核的正电荷对荷外负电荷的作用力f相当于一个劲度系数为k的弹簧的弹性力,即f=-kx,力的方向指向原子核,核外负电荷的质量全部集中在负电中心,此原子可用一弹簧振子来模拟。
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今有两个相同的惰性气体原子,它们的原子核固定,相距为R,原子核正电荷的电荷量为q,核外负电荷的质量为m。因原子间的静电相互作用,负电中心相对各自原子核的位移分别为x1和x2,且|x1|和|x2|都远小于R,如图2所示。此时每个原子的负电荷除受到自己核的正电荷作用外,还受到另一原子的正、负电荷的作用。
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众所周知,孤立谐振子的能量E=
mv2+
kx2是守恒的,式中v为质量m的振子运动的速度,x为振子相对平衡位置的位移。量子力学证明,在绝对零度时,谐振子的能量为
hω,称为零点振动能,
,h为普朗克常量,
为振子的固有角频率。试计算在绝对零度时上述两个有范德瓦尔斯相互作用的惰性气体原子构成的体系的能量,与两个相距足够远的(可视为孤立的、没有范德瓦尔斯相互作用的)惰性气体原子的能量差,并从结果判定范德瓦尔斯相互作用是吸引还是排斥。可利用当|x|<<1时的近似式
≈1+
x-
x2,(1+x)-1≈1-x+x2。
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A. (1) 下列说法正确的是________.
A. 当两个分子间的分子势能增大时,分子间作用力一定减小
B. 大量分子的集体行为是不规则的,带有偶然性
C. 晶体和非晶体在一定的条件下可以转化
D. 人类利用能源时,是将高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能
(2) 一定质量的理想气体,体积由V1压缩至V2,第一次是经过一个等温过程,最终气体压强是p1、气体内能是E1;第二次是经过一个等压过程,最终气体压强是p2、气体内能是E2;则p1________p2,E1________E2.(填“>” “=”或“<”)
(3) 当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,油酸分子就立在水面上,形成单分子层油膜,现有按酒精与油酸的体积比为m∶n 配制好的油酸酒精溶液置于容器中,还有一个装有约2cm深水的浅盘,一支滴管,一个量筒.现用滴管从量筒中取V体积的溶液,让其自由滴出,全部滴完共为N滴.
① 用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘,待油酸薄膜稳定后,将薄膜轮廓描绘在坐标纸上,如图所示.(已知坐标纸上每个小方格面积为S,求油膜面积时,半个以上方格面积记为S,不足半个舍去)则油膜面积为________.
② 求出估算油酸分子直径的表达式.
B. (1) 下列说法正确的是________.
A. 测定某恒星特定元素发出光的频率,对比地球上该元素的发光频率,可以推算该恒星远离地球的速度
B. 无线电波没有偏振现象
C. 红外线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象
D. 在一个确定的参考系中观测,运动物体上物理过程的时间进程跟物体运动速度有关
(2) 在“研究单摆周期与摆长的关系”实验中,摆的振幅不要太大,摆线要细些、伸缩性要小,线的长度要尽量________(填“长些”或“短些”).悬点要固定,摆长是悬点到________的距离.
(3) 如图,为一圆柱中空玻璃管,管内径为R1,外径为R2,R2=2R1.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管,为保证在内壁处光不会进入中空部分,问入射角i应满足什么条件?
C.(1) 存在下列事实:① 一对高能的γ光子相遇时可能产生一对正负电子;② 一个孤立的γ光子不论其频率多高都不可能产生一对正负电子;③一个高能的γ光子经过重核附近时可能产生一对正负电子;④ 原子核发生变化时,只发射一些特定频率的γ光子.关于上述事实下列说法正确的是(电子质量me,光在真空中速度为c,普朗克常量为h)________.
A. 事实①表明,微观世界中的相互作用,只要符合能量守恒的事件就一定能发生
B. 事实②说明,动量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普遍规律
C. 事实③中,由于外界重核的参与,系统动量不守恒,而γ光子的频率需满足ν ≥
D. 事实④中表明,原子核的能级也是不连续的
(2) 本身不是易裂变材料,但是一种增殖材料,它能够吸收慢中子变成
,然后经过________次________衰变转变为易裂变材料铀的同位素
.
(3) 如图为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系,当用光子能量为4.5eV的蓝光照射光电管的阴极K时,对应图线与横轴的交点U1=-2.37V.(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,电子电量e=1.6×10-19 C)(以下计算结果保留两位有效数字)
① 求阴极K发生光电效应的极限频率.
② 当用光子能量为7.0eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时,测得饱和电流为0.32μA,求阴极K单位时间发射的光电子数.
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