Question

(1)如圖給出氫原子最低的4個(gè)能級(jí)，一群氫原子處于量子數(shù)最高為4的能級(jí)，這些氫原子躍遷所輻射的光子的頻率最多有________種，其中最小頻率為________，要使基態(tài)氫原子電離，應(yīng)用波長(zhǎng)為________的光照射氫原子(已知h＝6.63×10－34 J·s)．

(2)光滑水平地面上停放著甲、乙兩輛平板車，一根輕繩跨過乙車的定滑輪(不計(jì)定滑輪的質(zhì)量和摩擦)，繩的一端與甲車相連，另一端被甲車上的人拉在手中，已知每輛車和人的質(zhì)量均為30 kg，兩車間的距離足夠遠(yuǎn)．現(xiàn)在人用力拉繩，兩車開始相向運(yùn)動(dòng)，人與甲車保持相對(duì)靜止，當(dāng)乙車的速度為0.5 m/s時(shí)，停止拉繩．

①人在拉繩過程做了多少功？

②若人停止拉繩后，至少應(yīng)以多大速度立即從甲車跳到乙車才能使兩車不發(fā)生碰撞？

 

Answer 1

【答案】

(1)6　1.6×1014 Hz　9.1×10－8 m　(2)①5.625 J　② 0.5 m/s

【解析】一群氫原子處于最高量子數(shù)為n的能級(jí)，躍遷時(shí)釋放的光子種類為，當(dāng)n＝4時(shí)，釋放6種頻率的光子；釋放最小頻率的光子時(shí)，從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)，由E4－E3＝hν，得ν＝1.6×1014 Hz；要使基態(tài)的氫原子電離，需要吸收光子能量，從基態(tài)躍遷到電離態(tài)，由0－E1＝得λ＝9.1×10－8 m.

(2)①設(shè)甲、乙兩車和人的質(zhì)量分別為m甲、m乙和m人，停止拉繩時(shí)，甲車的速度為v甲，乙車的速度為v乙，由動(dòng)量守恒定律得

(m甲＋m人)v甲＝m乙v乙

得v甲＝0.25 m/s

由功與能的關(guān)系可知，人拉繩過程做的功等于系統(tǒng)動(dòng)能的增加量．

W＝ (m甲＋m人)v＋m乙v＝5.625 J.

②設(shè)人跳離甲車時(shí)人的速度為v人，人離開甲車前后由動(dòng)量守恒定律得(m甲＋m人)v甲＝m甲v甲′＋m人v人

人跳到乙車時(shí)m人v人－m乙v乙＝(m人＋m乙)v乙′

v甲′＝v乙′

代入得v人＝0.5 m/s

當(dāng)人跳離甲車的速度大于或等于0.5 m/s時(shí)，兩車才不會(huì)相撞．