Question

（物理選修3-5）
（1）如圖所示為氫原子的能級示意圖，一群氫原子處于n=3的激發態，在向較低能級躍遷的過程中向外發出光子，用這些光照射逸出功為2.49eV的金屬鈉，下列說法中正確的是______
A．這群氫原子能發出三種頻率不同的光，其中從n=3躍遷到n=2所發出的光波長最短
B．這群氫原子能發出兩種頻率不同的光，其中從n=3躍遷到n=1   所發出的光頻率最高
C．金屬鈉表面所發出的光電子的初動能最大值為11.11eV
D．金屬鈉表面所發出的光電子的初動能最大值為9.60eV
（2）如圖所示，質量為M=3kg、長度為 L=1.2m的木板靜止在光滑水平面上，其左端的壁上有自由長度為L=0.6m的輕彈簧，右端放置一質量為m=1kg的小物塊，小物塊與木塊間的動摩擦因數為μ=0.4，現給小物塊一水平向左的初速度v=4m/s，小物塊相對于木板向左運動而壓縮彈簧使彈性勢能增大為最大值，接著小物塊又相對于木板向右運動，最終恰好相對靜止于木板的最右端，設彈簧未超出彈性限度，并取重力加速度為g=10m/s²．求：
（1）當彈簧彈性勢能最大時小物塊速度v；
（2）試求：上述過程中摩擦產生的熱量．

Answer 1

【答案】分析：知道氫原子的能級公式和躍遷時輻射光子能量等于能級差值．
知道光的波長和頻率的關系．
選擇正確的研究對象．
根據動量守恒定律列出等式解決問題．
根據能量守恒求解問題．
解答：解：（1）一群氫原子處于n=3的激發態，在向較低能級躍遷的過程中能發出三種頻率不同的光，其中從n=3躍遷到n=1所發出的光波長最短，頻率最大，故A、B錯誤．
輻射出光子最大能量為12.09ev，逸出功為2.49eV，金屬鈉表面所發出的光電子的初動能最大值為9.60eV，故C錯誤，D正確．
故選D． 
（2）（1）由動量守恒定律得  
  mv=（m+M）v
可解得：v=1m/s．
（2）由動量守恒定律得mv=（m+M）u
由能量守恒得Q=mv²-（m+M）v²=6J
故答案為：（1）D
（2）（1）當彈簧彈性勢能最大時小物塊速度是1m/s；
（2）上述過程中摩擦產生的熱量是6J．
點評：解決問題首先要清楚研究對象的運動過程．
應用動量守恒定律時要清楚研究的對象和守恒條件．
我們要清楚運動過程中能量的轉化，以便從能量守恒角度解決問題．