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（1）有一群氫原子處于量子數n=4的激發態，已知氫原子的能級公式為E_n=

（E₁為n=l時的能量）．當它們自發地向低能級躍遷時能發出

種不同頻率的光子．所發出光子的最大頻率是

（已知普朗克常量為h）．
（2）質量m_A=10g的子彈，以v_A=300m/s的速度射向質量m_B=40g、靜止在光滑水平桌面上的木塊．
①如果子彈留在木塊中，木塊運動的速度v₁是多大？
②如果子彈把木塊打穿，子彈穿過后的速度v_A=100m/s，這時木塊的速度v₂又是多大？

分析：（1）根據玻爾理論求出氫原子從n=4向n=2的能級躍遷時，輻射的光子的能量．一群處于n能級的氫原子向低能級躍遷，任意兩個能級間產生一次躍遷，發出一種頻率的光子，共產生

n(n-1)

種頻率不同的光子．所發出光子的最大頻率是n=4向n=1躍遷時發射的光子．
（2）子彈與木塊碰撞過程中動量守恒，由動量守恒定律可以求出碰后木塊的速度；

解答：解：（1）一群處于n能級的氫原子向低能級躍遷，任意兩個能級間產生一次躍遷，發出一種頻率的光子，共產生x=

n(n-1)

4×3

=6種頻率不同的光子，
最大頻率是n=4向n=1躍遷時發射的光子v=

△E

E4-E1

15E1

16h

（2）解：①根據動量守恒定律得：m_Av_A=（m_A+m_B）v₁
解得：v₁=60m/s
②根據動量守恒定律得：m_Av_A=m_Av_A′+m_Bv₂
解得：v₂=50m/s
故答案為：（1）6；-

15E1

16h

（2）①60m/s；②50m/s

點評：（1）本題是玻爾原子理論與光電效應規律的綜合，其橋梁是光子的頻率．基本題．
（2）在應用動量守恒定律解題時，要注意正方向的選取，要明確物體變化的過程．

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相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

A．（選修模塊3-3）
二氧化碳是導致全球變暖的主要原因之一，人類在采取節能減排措施的同時，也在研究控制溫室氣體的新方法，目前專家們正在研究二氧化碳的深海處理技術．
（1）在某次實驗中，將一定質量的二氧化碳氣體封閉在一可自由壓縮的導熱容器中，將容器緩慢移到海水某深處，氣體體積減為原來的一半，不計溫度變化，則此過程中

A．封閉氣體對外界做正功 B．封閉氣體向外界傳遞熱量
C．封閉氣體分子的平均動能增大 D．封閉氣體組成的系統的熵減小
（2）實驗發現，二氧化碳氣體在水深170m處變成液體，它的密度比海水大，靠深海的壓力使它永沉海底，以減少排放到大氣中的二氧化碳量．容器中的二氧化碳處于汽液平衡狀態時的壓強隨溫度的增大而

增大

（選填“增大”、“減小”或“不變”）；在二氧化碳液體表面，其分子間的引力

大于

（選填“大于”、“等于”或“小于”）斥力．
（3）實驗發現，在水深300m處，二氧化碳將變成凝膠狀態，當水深超過2500m時，二氧化碳會濃縮成近似固體的硬膠體．設在某狀態下二氧化碳氣體的密度為ρ，摩爾質量為M，阿伏加德羅常數為N，將二氧化碳分子看作直徑為D的球，體積為于

πD³，則在該狀態下體積為V的二氧化碳氣體變成固體后體積為多少？
B．（選修模塊3-4）
（1）下列說法中正確的是

A．相對論認為時間和空間與物質的運動狀態有關
B．用激光讀取光盤上記錄的信息是利用激光平行度好的特點
C．一列波在向前傳播，當波源突然停止振動時，其他質點也同時停止振動
D．單擺的擺長增大后，簡諧運動的頻率會變大
（2）我國正在大規模建設第三代移動通信系統（3G），它將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合起來，能提供無線網絡、電話會議、電子商務等信息服務．某移動運營商采用1.8x10⁹HZ的電磁波傳遞信號，此電磁波在真空中的波長為

0.17

m；在通話時，手機將聲音信號轉變成電信號，再經過

調制

（選填“調諧”、“調制”或“解調”）后，把信號發送到基站中轉．

（3）在某科技館內放置了一個高大的半圓柱形透明物體，其俯視圖如圖所示，0為半圓的圓心．甲、乙兩同學為了估測該透明體的折射率，進行了如下實驗．他們分別站在A、O處時，相互看著對方，然后兩人貼著柱體慢慢向一側運動，到達B、C處時，甲剛好看不到乙．已知半圓柱體的半徑為R，OC=0.6R，BC⊥OC，則半圓柱形透明物體的折射率為多少？
C．（選修模塊3-5）
（1）下列物理實驗中，能說明粒子具有波動性的是

A．通過研究金屬的遏止電壓與入射光頻率的關系，證明了愛因斯坦方程的正確性
B．通過測試多種物質對X射線的散射，發現散射射線中有波長變大的成分
C．通過電子雙縫實驗，發現電子的干涉現象
D．利用晶體做電子束衍射實驗，證實了電子的波動性
（2）氫原子的能級如圖所示．有一群處于n=4能級的氫原子，這群氫原子能發出

種譜線，發出的光子照射某金屬能產生光電效應現象，則該金屬的逸出功應小于

12.75

eV．
（3）近年來，國際熱核聚變實驗堆計劃取得了重大進展，它利用的核反應方程是

H+

H→

He+

n．若

H和

H迎面碰撞，初速度大小分別為v₁、v₂，

H、

He、

n的質量分別為m₁、m₂、m₃、m₄，反應后

He的速度大小為v₃，方向與

H的運動方向相同，求中子

n的速度
（選取m的運動方向為正方向，不計釋放的光子的動量，不考慮相對論效應）．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（選做題）（請從A、B和C三小題中選定兩小題作答，并在答題卡相應的答題區域內作答，如都作答則按A、B兩小題評分）
A．（選修模塊3-3）
如圖所示，某種自動洗衣機進水時，洗衣機缸內水位升高，與洗衣缸相連的細管中會封閉一定質量的空氣，通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而控制進水量．

（1）當洗衣缸內水位緩慢升高時，設細管內空氣溫度不變，
則被封閉的空氣

A．分子間的引力和斥力都增大
B．分子的熱運動加劇
C．分子的平均動能增大
D．體積變小，壓強變大
（2）若密閉的空氣可視為理想氣體，在上述（1）中空氣體積變化的過程中，外界對空氣做了
0.6J的功，則空氣

放出

（選填“吸收”或“放出”）了

0.6

J的熱量；當洗完衣服缸內
水位迅速降低時，則空氣的內能

減小

（選填“增加”或“減小”）．
（3）若密閉的空氣體積V=1L，密度ρ=1.29kg/m³，平均摩爾質量M=0.029kg/mol，阿伏加德羅常數N_A=6.02×10²³mol^-1，試估算該氣體分子的總個數（結果保留一位有效數字）．
B．（選修模塊3-4）
（1）下列說法正確的是

A．光的偏振現象說明光是縱波
B．全息照相利用了激光相干性好的特性
C．光導纖維傳播光信號利用了光的全反射原理
D．光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光從紅光改為紫光，則相鄰亮條紋間距一定變大
（2）如圖1所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形圖，波的傳播速度v=2m/s，試回答下列問題：
①x=4m處質點的振動函數表達式y=

-5sinπt

cm；

②x=5m處質點在0～4.5s內通過的路程s=

cm．
（3）如圖2所示，直角三角形ABC為一三棱鏡的橫截面，
∠A=30°．一束單色光從空氣射向BC上的E點，并
偏折到AB上的F點，光線EF平行于底邊AC．已
知入射方向與BC的夾角為θ=30°．試通過計算判斷光在F點能否發生全反射．
C．（選修模塊3-5）
（1）如圖所示，小車與木箱緊挨著靜放在光滑的水平冰面上，現有一男孩站在小車上用力向右迅速推出木箱，關于上述過程，下列說法中正確的是

A．男孩和木箱組成的系統動量守恒
B．小車與木箱組成的系統動量守恒
C．男孩、小車與木箱三者組成的系統動量守恒
D．木箱的動量增量與男孩、小車的總動量增量相同
（2）若氫原子的基態能量為E（E＜0 ），各個定態的能量值為E_n=E/n²（n=1，2，3…），則為使一處于基態的氫原子核外電子脫離原子核的束縛，所需的最小能量為

-E

；若有一群處于n=2能級的氫原子，發生躍遷時釋放的光子照射某金屬能產生光電效應現象，則該金屬的逸出功至多為

（結果均用字母表示）．
（3）在某些恒星內，3個α粒子可以結合成一個₆¹²C核，已知₆¹²C核的質量為1.99502×10^-26kg，α粒子的質量為6.64672×10^-27kg，真空中的光速c=3×10⁸m/s，計算這個反應中所釋放的核能（結果保留一位有效數字）．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

A．（選修3-3模塊）
（1）以下說法中正確的是

A．被活塞封閉在空缸中的一定質量的理想氣體，若體積不變，壓強增大，則氣缸在單位面積上，單位時間內受到的分子碰撞次數增加
B．布朗運動是懸浮在液體中固體顆粒的分子無規則運動的反映
C．分子間距增大，分子勢能就一定增大
D．用力拉鐵棒的兩端，鐵棒沒有斷，這是分子間存在吸引力的宏觀表現
（2）如圖所示，氣缸內封閉一定質量的某種理想氣體，活塞通過滑輪和一重物連接并保持平衡，已知活塞距缸口0.2m，活塞面積10cm²，大氣壓強1.0×10⁵Pa，物重50N，活塞質量及一切摩擦不計，緩慢升高環境溫度，使活塞剛好升到缸口，封閉氣體吸收了60J的熱量，則封閉氣體的壓強將

（選填“增加”、“減小”或“不變”），氣體內能變化量為

J．

（3）一滴體積為V的油酸，配制成體積比為1：k的油酸溶液（k＞1），現取一滴體積仍為V的油酸溶液在滴在水面上，在水面上形成面積為S的單分子油膜，已知油酸的密度為ρ，摩爾質量為M．請據此推算阿伏伽德羅常數的表達式．
B．（選修3-4模塊
（1）下列說法中正確的有

A．不管光源與觀察者是否存在相對運動，觀察者觀察到的光速是不變的
B．水面上的油膜呈現彩色是光的干涉現象
C．日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振光片可以使像更清晰
D．聲源向靜止的觀察者運動，觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率
（2）如圖所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形圖，已知波的傳播速度v=1m/s，則0.5m處質點在1s時的位移為

cm，x=1m處的質點做簡諧運動的表達式y=

cm．

（3）直角玻璃三棱鏡的截面如圖所示，一條光線從AB面入射，ab為其折射光線，圖中a=60°．已知這種玻璃的折射率n=

試求：
①ab光線在AC面上有無折射光線？（要有論證過程）
②ab光線經AC面反射后，再經BC面折射后的光線與BC面的夾角．
C．（選修模塊3-5）
（1）下列說法正確的是

A．康普頓效應進一步證實了光的波動特性
B．為了解釋黑體輻射規律，普朗克提出電磁輻射的能量的量子化
C．經典物理學不能解釋原子的穩定性和原子光譜的分立特征
D．天然放射性元素的半衰期與環境的溫度有關
（2）

234

Th是不穩定的，能自發地發生衰變．
①完成

234

Th衰變反應方程

234

Th→

234

．
②

234

Th衰變為

222

Rn，共經過

次a衰變，

次β衰變．
（3）氫原子的能級如圖所示，有一群處于n=4能級的氫原子．如果原子n=2向n=1躍遷所發生的光正好使某種金屬材料產生光電效應，則：

①這群氫原子發出的光譜中共有幾條譜線能使該金屬產生光電效應？
②從能級n=4向n=1發出的光照射該金屬材料，所產生的光電子的最大初動能為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

已知氫原子基態的電子軌道半徑r₁＝0.53×10^－¹⁰ m，基態的能級值為E₁＝－13.6 eV.

(1)求電子在n＝1的軌道上運動形成的等效電流．

(2)有一群氫原子處于量子數n＝3的激發態，畫出能級圖，在圖上用箭頭標明這些氫原子能發出哪幾條光譜線．

(3)計算這幾條光譜線中最長的波長．

【解析】：(1)電子繞核運動具有周期性，設運轉周期為T，由牛頓第二定律和庫侖定律有：k＝m²r₁①

又軌道上任一處，每一周期通過該處的電荷量為e，由電流的定義式得所求等效電流I＝②

聯立①②式得

I＝

＝× A

＝1.05×10^－³ A

(2)由于這群氫原子的自發躍遷輻射，會得到三條光譜線，如右圖所示．

(3)三條光譜線中波長最長的光子能量最小，發生躍遷的兩個能級的能量差最小，根據氫原子能級的分布規律可知，氫原子一定是從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級

設波長為λ，由h＝E₃－E₂，得

λ＝

＝m

＝6.58×10^－⁷m

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科目：高中物理 來源：新課標版高三物理選修3-5原子結構與原子核專項訓練 題型：計算題

已知氫原子基態的電子軌道半徑r₁＝0.53×10^－¹⁰ m，基態的能級值為E₁＝－13.6 eV.

(1)求電子在n＝1的軌道上運動形成的等效電流．

(2)有一群氫原子處于量子數n＝3的激發態，畫出能級圖，在圖上用箭頭標明這些氫原子能發出哪幾條光譜線．

(3)計算這幾條光譜線中最長的波長．

【解析】：(1)電子繞核運動具有周期性，設運轉周期為T，由牛頓第二定律和庫侖定律有：k＝m²r₁①

又軌道上任一處，每一周期通過該處的電荷量為e，由電流的定義式得所求等效電流I＝②

聯立①②式得

I＝

＝× A

＝1.05×10^－³ A

(2)由于這群氫原子的自發躍遷輻射，會得到三條光譜線，如右圖所示．

設波長為λ，由h＝E₃－E₂，得

λ＝

＝m

＝6.58×10^－⁷m

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