Question

[物理----选修3-5]
（1）如图1所示为氢原子的四个能级，其中E₁为基态．有处于激发态E₂的一群氡原子A．以及处于激发态E₃的一群氢原子B，则下列说法正确的是．______
A．原子A可能辐射出3种频率的光子
B．原子B可能辐射出3种频率的光子
C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E₄
D、原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E₄
（2）如图2，在水平面内有两条光滑轨道MN、PQ，其上放有两根静止的导体棒ab和cd，质量分别为m₁、m₂．设有一质量为M的永久磁铁，其重心在轨道平面的正上方高为h的地方，释放后当磁铁的重心下落到轨道和导体棒组成的平面内时磁铁的速度为υ，导体棒ab的动能为E_K，此过程中两根导体棒、导体棒与磁铁之间没有发生碰撞，求
①磁铁在下落过程中受到的平均阻力？
②磁铁在下落过程中装置中产生的总热量？

Answer 1

解；（1）根据氢原子能级与跃迁理论可知处于激发态E₃的一群氢原子B能放出3种频率的光子，故B正确，原子吸收的能量应为从低能级跃迁到高能级的能量差，C、D错误．
故选B．
（2）①设磁铁在下落过程中受的平均阻力为F，根据动能定理有：(Mg-F)h=

1

2

Mv2
得：F=Mg-

Mv2

2h

故磁铁在下落过程中受到的平均阻力为F=Mg-

Mv2

2h

．
②对导体棒ab、cd组成的系统动量守恒，设磁铁的重心下落到轨道和导体棒组成的平面内时它们的速度分别为v₁、v₂有：m₁v₁=m₂v₂①
又导体棒ab的动能EK=

1

2

m1

v

21

②
设磁铁在下落过程中在导体棒中产生的总热量为Q，由能量守恒有：Mgh-

1

2

Mv2=

1

2

m1

v

21

+

1

2

m2

v

22

+Q ③
由①②③可得：Q=Mgh-

1

2

Mv2-(

m1+m2

m2

)EK
即磁铁在下落过程中装置中产生的总热量为Q=Mgh-

1

2

Mv2-(

m1+m2

m2

)EK