Question

（1）氢原子的能级图如图所示，处于n=3激发态的大量氢原子向基态跃迁时所放出的光子中，只有一种光子不能使某金属A产生光电效应，则下列说法正确的是

BCD

A．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n=3激发态直接跃迁到基态时放出的
B．不能使金属A产生光电效应的光子一定是从n=3激发态直接跃迁到n=2激发态时放出的
C．若从n=4激发态跃迁到n=3激发态，所放出的光子一定不能使金属A产生光电效应
D．金属A逸出功一定大于1.89eV
（2）我国北方遭受了严重的冰雪灾害，很多公路路面结冰，交通运输受到了很大影响．某校一学习小组为了研究路面状况与物体滑行距离之间的关系，做了模拟实验．他们用底部贴有轮胎材料的小物块A、B分别在水泥面上和冰面上做实验，A的质量是B的4倍．使B静止，A在距B为L处，以一定的速度滑向B．实验结果如下：在水泥面上做实验时，A恰好未撞到B；在冰面上做实验时，A撞到B后又共同滑行了一段距离，测得该距离为

8

25

L．对于冰面的实验，请你与他们共同探讨以下二个问题：
①A碰撞B前后的速度之比；
②要使A与B不发生碰撞，A、B间的距离至少是多大？

Answer 1

分析：（1）根据玻尔理论和光电效应产生的条件和光电效应方程来分析．
（2）①AB碰撞过程遵守动量守恒定律，由此定律求出速度之比．②由动能定理和动量守恒定律结合，求出AB间的距离．

解答：解：（1）A、B，根据玻尔理论和产生光电效应的条件，处于n=3激发态的大量氢原子向基态跃迁时所放出的光子中，频率最低的光子是由n=3激发态向n=2激发态跃迁时发出的光子，这种光子不能使金属A发生光电效应．故A错误，B正确．
         C、从n=4激发态跃迁到n=3激发态，所放出的光子频率比从n=3激发态向n=2激发态跃迁时发出的光子频率更低，不能使金属A发生光电效应．故C正确．
         D、从n=3激发态向n=2激发态跃迁时发出的光子的能量E=
    （2）①设A物块碰撞B物块前后的速度分别为v₁和v₂，碰撞过程中动量守恒．则得
                    m_Av₁=（m_A+m_B）v₂，得到v₁：v₂=5：4
          ②设A、B恰好不碰撞时，物块A的初速度为v₀，A的质量为4m，轮胎与冰面的动摩擦因数为μ，A与B碰撞前，根据动能定理得
-μ?4mgL=

1

2

4

mv

2 1

-

1

2

4m

v

2 0

           碰后两物块共同滑行过程，由动能定理得
-μ（4m+m）g?

8

25

L=0-

1

2

(4m+m

)v

2 2

           将v₁：v₂=5：4代入，解得

v

2 0

=3μgL
          设在冰面上A物块距离B物块为L′时，AB不相碰
                 则有4μmgL′=

1

2

4

mv

2 0

                 解得：L′=1.5L
答：（1）BCD
     （2）①A碰撞B前后的速度之比为5：4．
          ②要使A与B不发生碰撞，A、B间的距离至少为1.5L．

点评：本题第（1）问是光电效应和玻尔理论两部分知识的综合，它们之间联系的桥梁是光的频率．光电效应的条件取决于入射光的频率，氢原子跃迁时发出的光子频率与能级差有关．