Question

12．一个具有动能E_K0=13.6eV且处于基态的氢原子与一个静止的同样处于基态的氢原子发生正碰，则两个氢原子的碰撞为（　　）

• A． 碰后结合在一起，完全非弹性碰撞
• B． 弹性碰撞，动量和能量都守恒
• C． 一般碰撞，动量守恒、而能量不守恒
• D． 以上说法均错误

Answer 1

分析 碰撞分为弹性碰撞与非弹性碰撞，完全非弹性碰撞过程中系统损失的机械能最多；原子碰撞过程系统动量守恒、能量守恒，应用动量守恒定律与能量守恒定律求解碰撞前运动氢原子的最小动能，然后判断碰撞的类型，根据原子碰撞类型分析答题．

解答 解：如果两原子碰撞能使氢原子能级发生跃迁，要使运动氢原子的速度最小，
则必须使二氢原子发生正碰时氢原子发生完全非弹性碰撞损失的动能将全部被基态氢原子所吸收，
由玻尔理论知二基态氢原子碰撞时损失的动能的最小值必为氢原子从n=1激发到n=2能级的能量差：
△E=E₂-E₁=（-3.4）-（-13.6）=10.2eV  ①
设碰前运动的氢原子最小速度为v₀，初动能为E_k，碰后二氢原子速度为v，
两原子碰撞过程系统动量守恒，以碰撞前运动原子的速度方向为正方向，
由动量守恒定律得：mv₀=2mv  ②
由能量守恒定律得：$\frac{1}{2}$mv₀²=$\frac{1}{2}$•2mv²+△E   ③$\frac{1}{2}$mv₀²=E₀   ④
解得：E₀=20.4eV＞13.6eV，两原子碰撞不能使基态氢原子发生能级跃迁，
碰撞不是非完全弹性碰撞，碰撞为弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、能量守恒，故B正确；
故选：B．

点评 本题考查碰撞中的动量守恒定律与能量守恒定律的应用，应用动量守恒定律与能量守恒定律判断出原子碰撞类型是解题关键；本题同时考查了对玻尔理论的理解和应用能力，抓住能量与能级之间的关系是解题关键．