Question

【題目】1995年科學家“制成”了反氫原子，它是由一個反質子和一個圍繞它運動的正電子組成．反質子和質子有相同的質量，帶有等量異種電荷．反氫原子和氫原子有相同的能級分布，氫原子能級如圖所示．

（1）下列說法中正確的是 ．
A.反氫原子光譜與氫原子光譜不相同
B.基態反氫原子的電離能是13.6eV
C.基態反氫原子能吸收11eV的光子發生躍遷
D.在反氫原子譜線中，從n=2能級躍遷到基態輻射光子的波長最長
（2）反氫原子只要與周圍環境中的氫原子相遇就會湮滅，因此實驗室中造出的反氫原子稍縱即逝．已知氫原子質量為m，光在真空中傳播速度為c，一對靜止的氫原子和反氫原子湮滅時輻射光子，則輻射的總能量E= ， 此過程守恒．
（3）一群氫原子受激發后處于n=3能級，當它們向低能級躍遷時，輻射的光照射光電管陰極K，發生光電效應，測得遏止電壓UC=9.80V．求：
①逸出光電子的最大初動能Ek；
②陰極K的逸出功W．

Answer 1

【答案】
（1）B
（2）2mc2,能量和動量
（3）解：①根據動能定理得：

﹣eUC=0﹣Ek

Ek=9.8eV

②初動能最大的電子是從能級3躍遷至能級1發出光照射金屬板時產生的，則hv=E3﹣E1

Ek=hv﹣W

解得：W=2.29eV

答：逸出光電子的最大初動能9.8eVk；陰極K的逸出功2.29eV

【解析】解：（1）A、反氫原子光譜與氫原子光譜相同，故A錯誤；

B、處于基態的氫原子的電離能是13.6eV，具有大于等于13.6eV能量的光子可以使氫原子電離，故B正確；

C、基態的氫原子吸收11eV光子，能量為﹣13.6+11eV=﹣2.6eV，不能發生躍遷，所以該光子不能被吸收．故C錯誤；

D、在反氫原子譜線中，從n=2能級躍遷到基態輻射光子能量最大，頻率最大，波長最小，故D錯誤；

故選：B．（2）已知氫原子質量為m，光在真空中傳播速度為c，一對靜止的氫原子和反氫原子湮滅時輻射光子，則輻射的總能量E=2mc2，此過程能量和動量 守恒．

所以答案是：（1）B；（2）2mc2，能量和動量；

【考點精析】利用動能定理的綜合應用和玻爾原子理論對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知應用動能定理只考慮初、末狀態，沒有守恒條件的限制，也不受力的性質和物理過程的變化的影響.所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用時間的動力學問題，都可以用動能定理分析和解答，而且一般都比用牛頓運動定律和機械能守恒定律簡捷；從高能級向低能級躍遷時放出光子；從低能級向高能級躍遷時可能是吸收光子，也可能是由于碰撞．