题目内容

20．1995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B．
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=2mc2，此过程能量和动量守恒．
（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．

分析 吸收光子能量发生跃迁，吸收的光子能量需等于两能级间的能级差．
吸收光子能量后，总能量大于等于0，发生电离．
根据爱因斯坦光电效应方程求解光电子的最大初动能；光电子动能减小到时，反向电压即遏制电压，根据动能定理求解．

解答 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．
（3）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
故答案为：（1）B；（2）2mc2，能量和动量；（3）①9.8eV；②2.29eV

点评 解决本题的关键知道能级差与吸收或辐射光子能量的关系，即Em-En=hv，掌握光电效应规律的应用问题，首先要对光电效应四大规律要理解，抓住与经典理论的区别进行记忆．

练习册系列答案
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10．如图所示，光滑水平面上有三个小木块A、B和C，它们的质量分别是mA=2kg、mB=2kg、mC=3kg，BC中间用一根轻质弹簧相连，以v0=14m/s的速度在极短时间与B相碰并结合成一整体．求系统运动过程中小木块A的最小动能．
11．如图1所示为打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置．
（1）通过研究重物自由下落过程中增加的动能与减少的重力势能的关系，从而验证机械能守恒定律．
（2）实验中打点计时器应接交流（选填“直流”或“交流”）电源．正确操作得到的纸带如图2所示，O点对应重物做自由落体运动的初始位置，从合适位置开始选取的三个连续点A、B、C到O点的距离如图2，已知重物的质量为m，重力加速度为g．则从打下O点到B点的过程中，重物减少的重力势能为mgh2．
8．如图所示，河水以相同的速度向右流动，落水者甲随水漂流，至b点时，救生员乙从O点出发对甲实施救助，则救生员乙相对水的运动方向应为图中的（　　）
A．Oa方向B．Ob方向C．Oc方向D．Od方向
15．如图所示，在xoy平面的第Ⅰ象限内存在垂直xoy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，两个相同的带电粒子以相同的速度v0先后从y轴上坐标（0，3L）的A点和B点（坐标未知）垂直于y轴射入磁场，在x轴上坐标（$\sqrt{3}$L，0）的C点相遇，不计粒子重力及其相互作用．根据题设条件可以确定（　　）
A．带电粒子在磁场中运动的半径B．带电粒子的电荷量
C．带电粒子在磁场中运动的时间D．带电粒子的质量
5．某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数值依次是0.999mm、0.42A、2.28V．

已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0～5Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20kΩ．电源电动势E=6V，内阻很小．则以下电路图中A（填电路图下方的字母代号）电路为本次实验测电阻Rr应当采用的最佳电路．但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏小．

若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA，那么准确测量金属丝电阻Rr的最佳电路应是上图中的B电路（填电路图下的字母代号）．此时测得电流为I、电压为U，则金属丝电阻Rr=$\frac{U}{I}-{R}_{A}$（ 用题中字母代号表示）．
12．物理学中常用比值法定义物理量．下列说法正确的是（　　）
A．用E=$\frac{F}{q}$定义电场强度B．用C=$\frac{εS}{4πkd}$定义电容器的电容
C．用R=ρ$\frac{L}{S}$定义导线的电阻D．用B=$\frac{F}{IL}$定义磁感应强度
9．如图所示，空间存在一宽度为2L的有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，在光滑绝缘水平面内有一边长为L的正方形金属线框，其质量m=1kg，电阻R=3Ω，在水平向左的外力F作用下，以初速度v0=6m/s匀减速进入磁场，线框进入磁场后外力保持不变．线框平面与磁场垂直，外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示．从线框右边刚进入磁场时开始计时，则匀强字长的磁感应强度B的大小为1.5T．
10．如图所示，处于匀强磁场中的金属杆ab与导轨保持良好接触，可能使电容器C的上板带正电的方法是（　　）
A．金属杆向左加速运动B．金属杆向右加速运动
C．金属杆向右减速运动D．金属杆向左减速运动

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