解题思路:(1)根据能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差,以及处于激发态的能量和基态能量的关系求出氢原子发射光子前后分别处于的能级.
(2)粒子在电场中做类平抛运动,结合带电粒子在水平方向和竖直方向上的运动规律求出AB两点的电场强度,以及根据匀强电场的电势差的公式求出A、B两点的电势差.通过粒子的电性判断电场强度的方向,从而确定A、B两点电势的高低.
(1)设氢原子发射光子前后分别位于第l与第m能级,依题意有:
E1
l2−
E1
m2=−
3
16E1
E1
m2−E1=−
3
4E1
解得:m=2
l=4
答:氢原子发射光子前后分别处于第4能级和第2能级.
(2)因粒子带负电且向下偏转,故电场力方向向下,所以电场方向竖直向上.
水平方向匀速运动,有:lsinθ=v0t
竖直方向做初速度为零的匀加速运动,有lcosθ=
1
2at2
则加速度:a=
2
v20cosθ
lsin2θ
由qE=ma,得电场强度大小:E=[ma/q=
2m
v20cosθ
qlsin2θ]
B点的电势高于A点的电势,有A、B两点间的电势差为:
UAB=-Elcosθ=−
2m
v20cos2θ
qsin2θ=−
2m
v20
qcot2θ
答:B点的电势高于A点的电势,有A、B两点间的电势差为−
2m
v20
qcot2θ.
点评:
本题考点: 氢原子的能级公式和跃迁;匀强电场中电势差和电场强度的关系.
考点点评: 本题考查了能级的跃迁以及带电粒子在电场中的运动.第二问是道开放题,关键抓住粒子的运动规律进行求解.