Question

[物理選修3-5模塊]
（1）激光制冷原理可以根據如圖所示的能級圖簡單說明，激光射入介質中，引起介質中的離子從基態躍遷到激發態n=11，一些處于激發態n=11的離子很快吸收熱量轉移到激發態n=12，離子從激發態n=11和n=12向基態躍遷輻射兩種熒光，部分輻射熒光的能量大于入射激光的能量，上述過程重復下去實現對介質的冷卻，下列說法正確的是______
A．兩種輻射熒光波長都大于射入介質的激光波長
B．激光制冷過程中，介質內能減少量等于輻射熒光與吸收激光的能量差
C．兩種輻射熒光在同一裝置下分別做雙縫干涉實驗，相鄰兩條亮條紋間的距離不相等
D．若兩種輻射熒光分別照射同一金屬板都能產生光電效應，則光電子的最大初動能相等
（2）在光滑的水平地面上靜止著一質量為M=0.4kg的薄木板，一個質量為m=0.2kg的木塊（可視為質點）以υ=4m/s的速度從木板左端滑上，一段時間后，又從木板上滑下（不計木塊滑下時機械能損失），兩物體仍沿直線繼續向前運動，從木塊與木板剛剛分離開始計時，經時間t=3.0s，兩物體之間的距離增加了x=3m，已知木塊與木板的動摩擦因數μ=0.4，求薄木板的長度．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據玻爾理論和光子的能量公式E=h分析可知，從n=12向基態躍遷輻射的熒光波長小于射入介質的激光波長．激光制冷過程中，介質內能減少量等于輻射熒光與吸收激光的能量差．干涉條紋的間距與波長成正比．產生光電效應時，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關．
（2）木塊和木板系統在水平方向不受外力，動量守恒，根據動量守恒定律和已知條件列式即可求出分離瞬間各自的速度；然后根據功能關系列式即可以求出木板的長度．
解答：解：（1）A、根據玻爾理論和光子的能量公式E=h分析可知，從n=12向基態躍遷輻射的熒光波長小于射入介質的激光波長．故A錯誤．
B、激光制冷過程中，由玻爾理論得知，介質內能減少量等于輻射熒光與吸收激光的能量差．故B正確．
C、干涉條紋的間距與波長成正比．則兩種輻射熒光在同一裝置下分別做雙縫干涉實驗，相鄰兩條亮條紋間的距離不相等．故C正確．
D、產生光電效應時，光電子的最大初動能隨著入射光的頻率的增大而增大，由于兩種熒光頻率不等，則光電子的最大初動能不相等．故D錯誤．
故選BC．
（2）設木塊與木板分離后速度分別為為：v₁、v₂，由動量守恒定律得：
mv=mv₁+Mv₂
根據題意，有：
v₁-v₂=
解得：v₁=2m/s，v₂=1m/s
根據動能定理得：μmgd=m--
代入數據解得：
d=1.25m
即薄木板的長度為1.25m．
故答案為：
（1）BC；（2）薄木板的長度是1.25m．
點評：第一問首先要讀懂題意，實質是玻爾理論的運用．第二問關鍵根據功能關系和動量守恒定律聯立列式求解；