Question

理论研究表明，微观粒子间的碰撞同样遵循动量守恒定律和能量守恒定律．现有一粒子 P与静止的处于基态的氢原子发生碰撞，碰后两者的速度相同．已知粒子P的质量是氢原子质量的k倍，如图所示是氧原子能级图．问粒子P碰前的动能最少多时，才有可能使氢原子从基态跃迁到激发态？

Answer 1

分析：当氢原子从基态跃迁到第二能级吸收的能量最小，结合动量守恒定律和能量守恒定律求出粒子P碰前的最小动能．

解答：解：由基态跃迁到第一激发态所需要的能量最少△E=10.2eV．
设氢原子质量为m，由动量守恒得kmv₀=（k+1）mv
由能量守恒得

1

2

km

v

2 0

=

1

2

(k+1)mv2+△E
解得

1

2

km

v

2 0

=10.2(k+1)eV
答：粒子P碰前的最小动能10.2（k+1）eV．

点评：本题综合考查了动量守恒、能量守恒定律以及能级的跃迁，综合性较强，难度中等．