Question

[物理----選修3-5]
（1）如圖1所示為氫原子的四個能級，其中E₁為基態(tài)．有處于激發(fā)態(tài)E₂的一群氡原子A．以及處于激發(fā)態(tài)E₃的一群氫原子B，則下列說法正確的是．

B

A．原子A可能輻射出3種頻率的光子
B．原子B可能輻射出3種頻率的光子
C．原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級E₄
D、原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級E₄
（2）如圖2，在水平面內(nèi)有兩條光滑軌道MN、PQ，其上放有兩根靜止的導體棒ab和cd，質(zhì)量分別為m₁、m₂．設有一質(zhì)量為M的永久磁鐵，其重心在軌道平面的正上方高為h的地方，釋放后當磁鐵的重心下落到軌道和導體棒組成的平面內(nèi)時磁鐵的速度為υ，導體棒ab的動能為E_K，此過程中兩根導體棒、導體棒與磁鐵之間沒有發(fā)生碰撞，求
①磁鐵在下落過程中受到的平均阻力？
②磁鐵在下落過程中裝置中產(chǎn)生的總熱量？

Answer 1

分析：（1）需要理解有關氫原子模型及躍遷理論，（2）求磁鐵在下落過程中受到的平均阻力可用動能定理求解，導體棒ab和cd相互作用過程滿足動量守恒定律，求磁鐵在下落過程中裝置中產(chǎn)生的總熱量時滿足能量守恒定律．

解答：解；（1）根據(jù)氫原子能級與躍遷理論可知處于激發(fā)態(tài)E₃的一群氫原子B能放出3種頻率的光子，故B正確，原子吸收的能量應為從低能級躍遷到高能級的能量差，C、D錯誤．
故選B．
（2）①設磁鐵在下落過程中受的平均阻力為F，根據(jù)動能定理有：(Mg-F)h=

1

2

Mv2
得：F=Mg-

Mv2

2h

故磁鐵在下落過程中受到的平均阻力為F=Mg-

Mv2

2h

．
②對導體棒ab、cd組成的系統(tǒng)動量守恒，設磁鐵的重心下落到軌道和導體棒組成的平面內(nèi)時它們的速度分別為v₁、v₂有：m₁v₁=m₂v₂     ①
又導體棒ab的動能EK=

1

2

m1

v

2 1

     ②
設磁鐵在下落過程中在導體棒中產(chǎn)生的總熱量為Q，由能量守恒有：Mgh-

1

2

Mv2=

1

2

m1

v

2 1

+

1

2

m2

v

2 2

+Q     ③
由①②③可得：Q=Mgh-

1

2

Mv2-(

m1+m2

m2

)EK
即磁鐵在下落過程中裝置中產(chǎn)生的總熱量為Q=Mgh-

1

2

Mv2-(

m1+m2

m2

)EK

點評：解決物理問題的關鍵是明確物理過程，然后選用相應的規(guī)律列式求解．