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    （1）有一群氢原子处于量子数n=4的激发态，已知氢原子的能级公式为En=
    E1n2
    （E1为n=l时的能量）．当它们自发地向低能级跃迁时能发出
     
    种不同频率的光子．所发出光子的最大频率是
     
    （已知普朗克常量为h）．
    （2）质量mA=10g的子弹，以vA=300m/s的速度射向质量mB=40g、静止在光滑水平桌面上的木块．
    ①如果子弹留在木块中，木块运动的速度v1是多大？
    ②如果子弹把木块打穿，子弹穿过后的速度vA=100m/s，这时木块的速度v2又是多大？
    分析：（1）根据玻尔理论求出氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时，辐射的光子的能量．一群处于n能级的氢原子向低能级跃迁，任意两个能级间产生一次跃迁，发出一种频率的光子，共产生
    n(n-1)
    2
    种频率不同的光子．所发出光子的最大频率是n=4向n=1跃迁时发射的光子．
    （2）子弹与木块碰撞过程中动量守恒，由动量守恒定律可以求出碰后木块的速度；
    解答：解：（1）一群处于n能级的氢原子向低能级跃迁，任意两个能级间产生一次跃迁，发出一种频率的光子，共产生x=
    n(n-1)
    2
    =
    4×3
    2
    =6    种频率不同的光子，
    最大频率是n=4向n=1跃迁时发射的光子v=
    △E
    h
    =
    E4-E1
    h
    =-
    15E1
    16h

    （2）解：①根据动量守恒定律得：mAvA=（mA+mB）v1
    解得：v1=60m/s
    ②根据动量守恒定律得：mAvA=mAvA′+mBv2
    解得：v2=50m/s
    故答案为：（1）6；-
    15E1
    16h
       （2）①60m/s；②50m/s
    点评：（1）本题是玻尔原子理论与光电效应规律的综合，其桥梁是光子的频率．基本题．
    （2）在应用动量守恒定律解题时，要注意正方向的选取，要明确物体变化的过程．
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    A．（选修模块3-3）
    二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，人类在采取节能减排措施的同时，也在研究控制温室气体的新方法，目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术．
    （1）在某次实验中，将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中，将容器缓慢移到海水某深处，气体体积减为原来的一半，不计温度变化，则此过程中
    BD
    BD

    A．封闭气体对外界做正功            B．封闭气体向外界传递热量
    C．封闭气体分子的平均动能增大      D．封闭气体组成的系统的熵减小
    （2）实验发现，二氧化碳气体在水深170m处变成液体，它的密度比海水大，靠深海的压力使它永沉海底，以减少排放到大气中的二氧化碳量．容器中的二氧化碳处于汽液平衡状态时的压强随温度的增大而
    增大
    增大
    （选填“增大”、“减小”或“不变”）；在二氧化碳液体表面，其分子间的引力
    大于
    大于
    （选填“大于”、“等于”或“小于”）斥力．
    （3）实验发现，在水深300m处，二氧化碳将变成凝胶状态，当水深超过2500m时，二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体．设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为N，将二氧化碳分子看作直径为D的球，体积为于
    1
    6
    π    D3，则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变成固体后体积为多少？
    B．（选修模块3-4）
    （1）下列说法中正确的是
    AB
    AB

    A．相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
    B．用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点
    C．一列波在向前传播，当波源突然停止振动时，其他质点也同时停止振动
    D． 单摆的摆长增大后，简谐运动的频率会变大
    （2）我国正在大规模建设第三代移动通信系统（3G），它将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合起来，能提供无线网络、电话会议、电子商务等信息服务．某移动运营商采用1.8x109HZ的电磁波传递信号，此电磁波在真空中的波长为
    0.17
    0.17
    m；在通话时，手机将声音信号转变成电信号，再经过
    调制
    调制
    （选填“调谐”、“调制”或“解调”）后，把信号发送到基站中转．
    （3）在某科技馆内放置了一个高大的半圆柱形透明物体，其俯视图如图所示，0为半圆的圆心．甲、乙两同学为了估测该透明体的折射率，进行了如下实验．他们分别站在A、O处时，相互看着对方，然后两人贴着柱体慢慢向一侧运动，到达B、C处时，甲刚好看不到乙．已知半圆柱体的半径为R，OC=0.6R，BC⊥OC，则半圆柱形透明物体的折射率为多少？
    C．（选修模块3-5）
    （1）下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是
    CD
    CD

    A．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦方程的正确性
    B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分
    C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象
    D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性
    （2）氢原子的能级如图所示．有一群处于n=4能级的氢原子，这群氢原子能发出
    6
    6
    种谱线，发出的光子照射某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功应小于
    12.75
    12.75
    eV．
    （3）近年来，国际热核聚变实验堆计划取得了重大进展，它利用的核反应方程是
     
    2
    1
    H+
     
    3
    1
    H    →
     
    4
    2
    He+
     
    1
    0
    n    ．若
     
    2
    1
    H    和
     
    3
    1
    H    迎面碰撞，初速度大小分别为v1、v2，
     
    2
    1
    H    、
     
    3
    1
    H    、
     
    4
    2
    He、
     
    1
    0
    n    的质量分别为m1、m2、m3、m4，反应后
     
    4
    2
    He的速度大小为v3，方向与
     
    2
    1
    H    的运动方向相同，求中子
     
    1
    0
    n    的速度
    （选取m的运动方向为正方向，不计释放的光子的动量，不考虑相对论效应）．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （选做题）（请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡相应的答题区域内作答，如都作答则按A、B两小题评分）
    A．（选修模块3-3）
    如图所示，某种自动洗衣机进水时，洗衣机缸内水位升高，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量．
    （1）当洗衣缸内水位缓慢升高时，设细管内空气温度不变，
    则被封闭的空气
    AD
    AD

    A．分子间的引力和斥力都增大
    B．分子的热运动加剧
    C．分子的平均动能增大
    D．体积变小，压强变大
    （2）若密闭的空气可视为理想气体，在上述（1）中空气体积变化的过程中，外界对空气做了
    0.6J的功，则空气
    放出
    放出
    （选填“吸收”或“放出”）了
    0.6
    0.6
    J的热量；当洗完衣服缸内
    水位迅速降低时，则空气的内能
    减小
    减小
    （选填“增加”或“减小”）．
    （3）若密闭的空气体积V=1L，密度ρ=1.29kg/m3，平均摩尔质量M=0.029kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1，试估算该气体分子的总个数（结果保留一位有效数字）．
    B．（选修模块3-4）
    （1）下列说法正确的是
    BC
    BC

    A．光的偏振现象说明光是纵波
    B．全息照相利用了激光相干性好的特性
    C．光导纤维传播光信号利用了光的全反射原理
    D．光的双缝干涉实验中，若仅将入射光从红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变大
    （2）如图1所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，波的传播速度v=2m/s，试回答下列问题：
    ①x=4m处质点的振动函数表达式y=
    -5sinπt
    -5sinπt
    cm；
    ②x=5m处质点在0～4.5s内通过的路程s=
    45
    45
    cm．
    （3）如图2所示，直角三角形ABC为一三棱镜的横截面，
    ∠A=30°．一束单色光从空气射向BC上的E点，并
    偏折到AB上的F点，光线EF平行于底边AC．已
    知入射方向与BC的夹角为θ=30°．试通过计算判断光在F点能否发生全反射．
    C．（选修模块3-5）
    （1）如图所示，小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，关于上述过程，下列说法中正确的是
    C
    C

    A．男孩和木箱组成的系统动量守恒
    B．小车与木箱组成的系统动量守恒
    C．男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒
    D．木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同
    （2）若氢原子的基态能量为E（E＜0 ），各个定态的能量值为En=E/n2（n=1，2，3…），则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚，所需的最小能量为
    -E
    -E
    ；若有一群处于n=2能级的氢原子，发生跃迁时释放的光子照射某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功至多为
    -
    3
    4
    E
    -
    3
    4
    E
    （结果均用字母表示）．
    （3）在某些恒星内，3个α粒子可以结合成一个612C核，已知612C核的质量为1.99502×10-26kg，α粒子的质量为6.64672×10-27kg，真空中的光速c=3×108m/s，计算这个反应中所释放的核能（结果保留一位有效数字）．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    A．（选修3-3模块）
    （1）以下说法中正确的是
     

    A．被活塞封闭在空缸中的一定质量的理想气体，若体积不变，压强增大，则气缸在单位面积上，单位时间内受到的分子碰撞次数增加
    B．布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的分子无规则运动的反映
    C．分子间距增大，分子势能就一定增大
    D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这是分子间存在吸引力的宏观表现
    （2）如图所示，气缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2m，活塞面积10cm2，大气压强1.0×105Pa，物重50N，活塞质量及一切摩擦不计，缓慢升高环境温度，使活塞刚好升到缸口，封闭气体吸收了60J的热量，则封闭气体的压强将
     
    （选填“增加”、“减小”或“不变”），气体内能变化量为
     
    J．精英家教网
    （3）一滴体积为V的油酸，配制成体积比为1：k的油酸溶液（k＞1），现取一滴体积仍为V的油酸溶液在滴在水面上，在水面上形成面积为S的单分子油膜，已知油酸的密度为ρ，摩尔质量为M．请据此推算阿伏伽德罗常数的表达式．
    B．（选修3-4模块
    （1）下列说法中正确的有
     

    A．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的
    B．水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象
    C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振光片可以使像更清晰
    D．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率
    （2）如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，已知波的传播速度v=1m/s，则0.5m处质点在1s时的位移为
     
    cm，x=1m处的质点做简谐运动的表达式y=
     
    cm．精英家教网
    （3）直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，图中a=60°．已知这种玻璃的折射率n=
    		2
    试求：
    ①ab光线在AC面上有无折射光线？（要有论证过程）
    ②ab光线经AC面反射后，再经BC面折射后的光线与BC面的夹角．
    C．（选修模块3-5）
    （1）下列说法正确的是
     

    A．康普顿效应进一步证实了光的波动特性
    B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量的量子化
    C．经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征
    D．天然放射性元素的半衰期与环境的温度有关
    （2）
    234
    90
    Th    是不稳定的，能自发地发生衰变．
    ①完成
    234
    90
    Th    衰变反应方程
    234
    90
    Th    →
    234
    91
    Pa
     
    ．
    ②
    234
    90
    Th    衰变为
    222
    86
    Rn    ，共经过
     
    次a衰变，
     
    次β衰变．
    （3）氢原子的能级如图所示，有一群处于n=4能级的氢原子．如果原子n=2向n=1跃迁所发生的光正好使某种金属材料产生光电效应，则：
    精英家教网
    ①这群氢原子发出的光谱中共有几条谱线能使该金属产生光电效应？
    ②从能级n=4向n=1发出的光照射该金属材料，所产生的光电子的最大初动能为多少？

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    已知氢原子基态的电子轨道半径r1＝0.53×10－10 m，基态的能级值为E1＝－13.6 eV.

    (1)求电子在n＝1的轨道上运动形成的等效电流．

    (2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画出能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线．

    (3)计算这几条光谱线中最长的波长．

    【解析】：(1)电子绕核运动具有周期性，设运转周期为T，由牛顿第二定律和库仑定律有：k＝m2r1①

    又轨道上任一处，每一周期通过该处的电荷量为e，由电流的定义式得所求等效电流I＝②

    联立①②式得

    I＝

    ＝× A

    ＝1.05×10－3 A

     (2)由于这群氢原子的自发跃迁辐射，会得到三条光谱线，如右图所示．

    (3)三条光谱线中波长最长的光子能量最小，发生跃迁的两个能级的能量差最小，根据氢原子能级的分布规律可知，氢原子一定是从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级

    设波长为λ，由h＝E3－E2，得

    λ＝

    ＝m

    ＝6.58×10－7m

     

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    科目：高中物理 来源：新课标版高三物理选修3-5原子结构与原子核专项训练 题型：计算题

    已知氢原子基态的电子轨道半径r1＝0.53×10－10 m，基态的能级值为E1＝－13.6 eV.

    (1)求电子在n＝1的轨道上运动形成的等效电流．

    (2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画出能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线．

    (3)计算这几条光谱线中最长的波长．

    【解析】：(1)电子绕核运动具有周期性，设运转周期为T，由牛顿第二定律和库仑定律有：k＝m2r1①

    又轨道上任一处，每一周期通过该处的电荷量为e，由电流的定义式得所求等效电流I＝②

    联立①②式得

    I＝

    ＝× A

    ＝1.05×10－3 A

     (2)由于这群氢原子的自发跃迁辐射，会得到三条光谱线，如右图所示．

    (3)三条光谱线中波长最长的光子能量最小，发生跃迁的两个能级的能量差最小，根据氢原子能级的分布规律可知，氢原子一定是从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级

    设波长为λ，由h＝E3－E2，得

    λ＝

    ＝m

    ＝6.58×10－7m

     

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