Question

【题目】1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成．反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷．反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示．

（1）下列说法中正确的是 ．
A.反氢原子光谱与氢原子光谱不相同
B.基态反氢原子的电离能是13.6eV
C.基态反氢原子能吸收11eV的光子发生跃迁
D.在反氢原子谱线中，从n=2能级跃迁到基态辐射光子的波长最长
（2）反氢原子只要与周围环境中的氢原子相遇就会湮灭，因此实验室中造出的反氢原子稍纵即逝．已知氢原子质量为m，光在真空中传播速度为c，一对静止的氢原子和反氢原子湮灭时辐射光子，则辐射的总能量E= ， 此过程守恒．
（3）一群氢原子受激发后处于n=3能级，当它们向低能级跃迁时，辐射的光照射光电管阴极K，发生光电效应，测得遏止电压UC=9.80V．求：
①逸出光电子的最大初动能Ek；
②阴极K的逸出功W．

Answer 1

【答案】
（1）B
（2）2mc2,能量和动量
（3）解：①根据动能定理得：

﹣eUC=0﹣Ek

Ek=9.8eV

②初动能最大的电子是从能级3跃迁至能级1发出光照射金属板时产生的，则hv=E3﹣E1

Ek=hv﹣W

解得：W=2.29eV

答：逸出光电子的最大初动能9.8eVk；阴极K的逸出功2.29eV

【解析】解：（1）A、反氢原子光谱与氢原子光谱相同，故A错误；

B、处于基态的氢原子的电离能是13.6eV，具有大于等于13.6eV能量的光子可以使氢原子电离，故B正确；

C、基态的氢原子吸收11eV光子，能量为﹣13.6+11eV=﹣2.6eV，不能发生跃迁，所以该光子不能被吸收．故C错误；

D、在反氢原子谱线中，从n=2能级跃迁到基态辐射光子能量最大，频率最大，波长最小，故D错误；

故选：B．（2）已知氢原子质量为m，光在真空中传播速度为c，一对静止的氢原子和反氢原子湮灭时辐射光子，则辐射的总能量E=2mc2，此过程能量和动量 守恒．

所以答案是：（1）B；（2）2mc2，能量和动量；

【考点精析】利用动能定理的综合应用和玻尔原子理论对题目进行判断即可得到答案，需要熟知应用动能定理只考虑初、末状态，没有守恒条件的限制，也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用时间的动力学问题，都可以用动能定理分析和解答，而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷；从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞．