【題目】早期一種氫原子模型(湯姆生模型),它是均勻帶正電的球,電子位于球心,整個(gè)原子呈中性,試求這樣原子的半徑.如果已知,為使電子脫離離子飛向遠(yuǎn)處,它需要具有的最小能量等于,電子電量為e

【答案】

【解析】

首先不難計(jì)算將電子從原子表面移到無(wú)窮遠(yuǎn)處需要做的功,這功等于電子在帶正電球面處具有的電勢(shì)能,即電場(chǎng)在球面上的電勢(shì)e是球的電量,R是球的半徑)乘以電子的電量

為了求得電子從原子中心移到其表面需要做的功,將球分成許多厚為的薄球?qū),使在每一層范圍?nèi)作用在電荷上的力可以認(rèn)為是恒定的,為此必須使.每層電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度在內(nèi)層等于零,而在層外,如同整層電荷集中在球心所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度.在原子內(nèi)到球心距離r處電場(chǎng)強(qiáng)度等于

在這層對(duì)電子作用力為

式中q是半徑為r球內(nèi)電量。

因?yàn)榍虻碾娏繛?/span>e且在球體內(nèi)均勻分布,所以在球的單位體積內(nèi)聚集電量為

這就是說(shuō),在半徑為r球內(nèi)將有電量

所以

為了求在原子內(nèi)部移動(dòng)電子做的功,取平均力并乘以電子位移R.因?yàn)樽饔迷陔娮由系牧εc電子到原子中心距離成正比,所以平均力等于電子在原子表面上所受力的一半:

所以

將電子從原子中心移到遠(yuǎn)處需要做的總功為

據(jù)題意這個(gè)功等于,即

由此得

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】1)在描繪小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)為了更準(zhǔn)確選取電壓表和電流表的合適量程,決定先用多用電表測(cè)量小燈泡的阻值。在使用前發(fā)現(xiàn)多用電表指針位置如圖A所示,該同學(xué)應(yīng)該調(diào)節(jié)哪個(gè)旋鈕_____(選或者);開(kāi)關(guān)閉合前,小宇、小杰兩位同學(xué)的電路連接分別如圖B、C所示,其中連線正確的是____(填“B”“C”)。

2)某實(shí)驗(yàn)小組做測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示,已知保護(hù)電阻R02 Ω。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得UI圖象如圖所示,則電動(dòng)勢(shì)E______V,內(nèi)阻r______Ω。(保留二位有效數(shù)字)該實(shí)驗(yàn)小組又將鋅、銅兩電極插入水果中,制作成一個(gè)水果電池,如圖,他們直接使用多用電表直流“2.5 V”擋測(cè)量,多用電表指針的位置如圖所示,則測(cè)量結(jié)果為________V。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖,兩塊相同平板P1P2置于光滑水平面上,質(zhì)量均為m=0.1kg。P2的右端固定一輕質(zhì)彈簧,物體P置于P1的最右端,質(zhì)量為M=0.2kg且可看做質(zhì)點(diǎn)。P1P以共同速度v0=4m/s向右運(yùn)動(dòng),與靜止的P2發(fā)生碰撞,碰撞時(shí)間極短,碰撞后P1P2黏連在一起,P壓縮彈簧后被彈回(彈簧始終在彈性限度內(nèi))。平板P1的長(zhǎng)度L=1m ,PP1之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2P2上表面光滑。求:

1P1、P2剛碰完時(shí)的共同速度v1

2此過(guò)程中彈簧的最大彈性勢(shì)能Ep。

3)通過(guò)計(jì)算判斷最終P能否從P1上滑下,并求出P的最終速度v2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一光電管的陰極用極限波長(zhǎng)的鈉制成.用波長(zhǎng)的紫外線照射陰極,光電管陽(yáng)極A和陰極K之間的電勢(shì)差,光電流的飽和值

1)求每秒內(nèi)由K極發(fā)射的電子數(shù);

2)求電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能;

3)如果電勢(shì)差U不變,而照射光的強(qiáng)度增到原值的三倍,此時(shí)電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能是多大?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示為一水平傳送帶,以5m/s的速率順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn),AB間距為4m,F(xiàn)將1kg的小塊經(jīng)放在傳送帶的左端,小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5,重力加速度取10m/s2。小物塊從傳送帶左端運(yùn)動(dòng)到右端的過(guò)程中

A. 小物塊一直做勻加速運(yùn)動(dòng)

B. 傳送帶對(duì)小物塊做功為20J

C. 摩擦產(chǎn)生的熱量為12.5J

D. 電動(dòng)機(jī)由于傳送小物塊多消耗的電能為12.5J

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示為氫原子能級(jí)示意圖,現(xiàn)有每個(gè)電子的動(dòng)能都是的電子束與處在基態(tài)的氫原子束射入同一區(qū)域,使電子與氫原子發(fā)生迎頭正碰.已知碰撞前一個(gè)電子和一個(gè)原子的總動(dòng)量為零.碰撞后氫原子受激發(fā),躍遷帶n=4的能級(jí).求碰撞后一個(gè)電子和一個(gè)受激氫原子的總動(dòng)能.已知電子的質(zhì)量與氫原子的質(zhì)量之比為

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】酒后駕車嚴(yán)重威脅公共交通安全。若將駕駛員從視覺(jué)感知前方危險(xiǎn)到汽車開(kāi)始制動(dòng)的時(shí)間稱為反應(yīng)時(shí)間,將反應(yīng)時(shí)間和制動(dòng)時(shí)間內(nèi)汽車行駛的總距離稱為感知制動(dòng)距離。科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),反應(yīng)時(shí)間和感知制動(dòng)距離在駕駛員飲酒前后會(huì)發(fā)生明顯變化。一般人正常駕車的反應(yīng)時(shí)間為t0=0.5s,在一次酒駕的測(cè)試中,志愿者少量飲酒之后駕車以v1=72km/h的速度在試驗(yàn)場(chǎng)水平路面上沿直線做勻速運(yùn)動(dòng),從發(fā)現(xiàn)制動(dòng)信號(hào)到最終停下來(lái),其整個(gè)感知制動(dòng)距離為s=53m。通過(guò)查閱志愿者所駕車型資料,得知該汽車從v2=28m/s制動(dòng)減速到零所需時(shí)間為t2=3.5s,求:

(1)該汽車制動(dòng)過(guò)程中的加速度a的大小?

(2)飲酒之后志愿者的反應(yīng)時(shí)間是多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,一質(zhì)量為m的條形磁鐵用細(xì)線懸掛在天花板上,細(xì)線從一水平金屬圓環(huán)中穿過(guò),F(xiàn)將環(huán)從位置Ⅰ釋放,環(huán)經(jīng)過(guò)磁鐵到達(dá)位置Ⅱ。設(shè)環(huán)經(jīng)過(guò)磁鐵上端和下端附近時(shí)細(xì)線的張力分別為T1和T2,重力加速度大小為g,則( )

A. T1>mg,T2>mg B. T1<mg,T2<mg C. T1>mg,T2<mg D. T1<mg,T2>mg

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T,邊長(zhǎng)L10 cm的正方形線圈abcd100匝,線圈電阻r1 Ω,線圈繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度ω2π rad/s,外電路電阻R4 Ω.求:

(1)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值;

(2)從線圈平面垂直于磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí),寫出線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式;

(3)電路中電壓表的示數(shù).

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