Question

[物理----選修3-5]
（1）如圖1所示為氫原子的四個能級，其中E₁為基態．有處于激發態E₂的一群氡原子A．以及處于激發態E₃的一群氫原子B，則下列說法正確的是．______
A．原子A可能輻射出3種頻率的光子
B．原子B可能輻射出3種頻率的光子
C．原子A能夠吸收原子B發出的光子并躍遷到能級E₄
D、原子B能夠吸收原子A發出的光子并躍遷到能級E₄
（2）如圖2，在水平面內有兩條光滑軌道MN、PQ，其上放有兩根靜止的導體棒ab和cd，質量分別為m₁、m₂．設有一質量為M的永久磁鐵，其重心在軌道平面的正上方高為h的地方，釋放后當磁鐵的重心下落到軌道和導體棒組成的平面內時磁鐵的速度為υ，導體棒ab的動能為E_K，此過程中兩根導體棒、導體棒與磁鐵之間沒有發生碰撞，求
①磁鐵在下落過程中受到的平均阻力？
②磁鐵在下落過程中裝置中產生的總熱量？

Answer 1

解；（1）根據氫原子能級與躍遷理論可知處于激發態E₃的一群氫原子B能放出3種頻率的光子，故B正確，原子吸收的能量應為從低能級躍遷到高能級的能量差，C、D錯誤．
故選B．
（2）①設磁鐵在下落過程中受的平均阻力為F，根據動能定理有：(Mg-F)h=

1

2

Mv2
得：F=Mg-

Mv2

2h

故磁鐵在下落過程中受到的平均阻力為F=Mg-

Mv2

2h

．
②對導體棒ab、cd組成的系統動量守恒，設磁鐵的重心下落到軌道和導體棒組成的平面內時它們的速度分別為v₁、v₂有：m₁v₁=m₂v₂①
又導體棒ab的動能EK=

1

2

m1

v

21

②
設磁鐵在下落過程中在導體棒中產生的總熱量為Q，由能量守恒有：Mgh-

1

2

Mv2=

1

2

m1

v

21

+

1

2

m2

v

22

+Q ③
由①②③可得：Q=Mgh-

1

2

Mv2-(

m1+m2

m2

)EK
即磁鐵在下落過程中裝置中產生的總熱量為Q=Mgh-

1

2

Mv2-(

m1+m2

m2

)EK