Question

【題目】1995年科學(xué)家“制成”了反氫原子，它是由一個反質(zhì)子和一個圍繞它運動的正電子組成．反質(zhì)子和質(zhì)子有相同的質(zhì)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(tài)反氫原子的電離能是13.6eV
C.基態(tài)反氫原子能吸收11eV的光子發(fā)生躍遷
D.在反氫原子譜線中，從n=2能級躍遷到基態(tài)輻射光子的波長最長
（2）反氫原子只要與周圍環(huán)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(zhì)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(fā)后處于n=3能級，當(dāng)它們向低能級躍遷時，輻射的光照射光電管陰極K，發(fā)生光電效應(yīng)，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(jù)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(fā)出光照射金屬板時產(chǎn)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(tài)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(tài)的氫原子吸收11eV光子，能量為﹣13.6+11eV=﹣2.6eV，不能發(fā)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(tài)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(zhì)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(yīng)用和玻爾原子理論對題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知應(yīng)用動能定理只考慮初、末狀態(tài)，沒有守恒條件的限制，也不受力的性質(zhì)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(xué)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(jī)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．