[物理选修3-5模块](1)已知金属钙的逸出功为2.7eV,氢原子的能级图如图所示,一群氢原子处于量子数n=4能级状态,

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  • 解题思路:(1)氢原子从高能级n向低能级跃迁,能辐射光子频率数N=n(n−1)2;当入射光的能量大于金属的逸出功时,能够发生光电效应;(2)α粒子在匀强磁场中做圆周运动,根据粒子的轨道半径可以求出α粒子的运动速度;原子核发生衰变时,动量守恒,由动量守恒定律可以求出另一个粒子的速度,然后求出原子核衰变时释放的能量,最后由质能方程求出原子核衰变时的质量亏损.

    (1)A、一群氢原子处于量子数n=4能级状态,原子发生能级跃迁时可能释放出

    N=

    n(n−1)

    2=

    4(4−1)

    2=6种频率的光子;故A正确,B错误;

    C、原子从4→1时,释放出光子的能量-0.85-(-13.6)=12.75eV>2.7eV,

    原子从3→1时释放光子的能量为-1.51-(-13.6)=12.09eV>2.7eV,

    原子从2→1释放的光子能量为-3.4-(-13.6)=102eV>2.7eV,

    原子从4→2释放光子的能量为-0.85-(-3.4)=2.55eV<2.7eV,

    原子从3→2释放光子的能量为-1.51-(-3.4)=1.89eV<2.7eV,

    原子从4→3释放光子的能量为-0.85-(-1.51)=0.66eV<2.7eV,

    有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应,故C正确,D错误;

    故选AC.

    (2)设α粒子的速度为v,α粒子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,

    由牛顿第二定律可得:qvB=m

    v2

    R ①,

    衰变生成的另一个粒子的质量是M-m,

    原子核衰变时,动量守恒,由动量守恒定律可得:

    (M-m)v′-mv=0 ②,

    原子核衰变释放的能量△E=[1/2](M-m)v′2+[1/2]mv2③,

    原子核衰变时释放的能量△E=△mc2④,

    由①②③④解得:△m=

    M(BqR)2

    2m(M−m)c2;

    故答案为:(1)AC;(2)在衰变过程中的质量亏损是:

    M(BqR)2

    2m(M−m)c2.

    点评:

    本题考点: 爱因斯坦质能方程;氢原子的能级公式和跃迁.

    考点点评: 应用动量守恒定律时要清楚研究的对象和守恒条件.把动量守恒和能量守恒结合起来列出等式求解是常见的问题.