Question

[物理選修3-5模塊]
（1）激光制冷原理可以根據(jù)如圖所示的能級(jí)圖簡(jiǎn)單說明，激光射入介質(zhì)中，引起介質(zhì)中的離子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)n=11，一些處于激發(fā)態(tài)n=11的離子很快吸收熱量轉(zhuǎn)移到激發(fā)態(tài)n=12，離子從激發(fā)態(tài)n=11和n=12向基態(tài)躍遷輻射兩種熒光，部分輻射熒光的能量大于入射激光的能量，上述過程重復(fù)下去實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)的冷卻，下列說法正確的是

BC

A．兩種輻射熒光波長(zhǎng)都大于射入介質(zhì)的激光波長(zhǎng)
B．激光制冷過程中，介質(zhì)內(nèi)能減少量等于輻射熒光與吸收激光的能量差
C．兩種輻射熒光在同一裝置下分別做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，相鄰兩條亮條紋間的距離不相等
D．若兩種輻射熒光分別照射同一金屬板都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能相等
（2）在光滑的水平地面上靜止著一質(zhì)量為M=0.4kg的薄木板，一個(gè)質(zhì)量為m=0.2kg的木塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）以υ₀=4m/s的速度從木板左端滑上，一段時(shí)間后，又從木板上滑下（不計(jì)木塊滑下時(shí)機(jī)械能損失），兩物體仍沿直線繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，從木塊與木板剛剛分離開始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間t=3.0s，兩物體之間的距離增加了x=3m，已知木塊與木板的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4，求薄木板的長(zhǎng)度．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)玻爾理論和光子的能量公式E=h

c

λ

分析可知，從n=12向基態(tài)躍遷輻射的熒光波長(zhǎng)小于射入介質(zhì)的激光波長(zhǎng)．激光制冷過程中，介質(zhì)內(nèi)能減少量等于輻射熒光與吸收激光的能量差．干涉條紋的間距與波長(zhǎng)成正比．產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)．
（2）木塊和木板系統(tǒng)在水平方向不受外力，動(dòng)量守恒，根據(jù)動(dòng)量守恒定律和已知條件列式即可求出分離瞬間各自的速度；然后根據(jù)功能關(guān)系列式即可以求出木板的長(zhǎng)度．

解答：解：（1）A、根據(jù)玻爾理論和光子的能量公式E=h

c

λ

分析可知，從n=12向基態(tài)躍遷輻射的熒光波長(zhǎng)小于射入介質(zhì)的激光波長(zhǎng)．故A錯(cuò)誤．
B、激光制冷過程中，由玻爾理論得知，介質(zhì)內(nèi)能減少量等于輻射熒光與吸收激光的能量差．故B正確．
C、干涉條紋的間距與波長(zhǎng)成正比．則兩種輻射熒光在同一裝置下分別做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，相鄰兩條亮條紋間的距離不相等．故C正確．
D、產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光的頻率的增大而增大，由于兩種熒光頻率不等，則光電子的最大初動(dòng)能不相等．故D錯(cuò)誤．
故選BC．
（2）設(shè)木塊與木板分離后速度分別為為：v₁、v₂，由動(dòng)量守恒定律得：
mv₀=mv₁+Mv₂
根據(jù)題意，有：
v₁-v₂=

S

t

解得：v₁=2m/s，v₂=1m/s
根據(jù)動(dòng)能定理得：μmgd=

1

2

m

v

2 0

-

1

2

m

v

2 1

-

1

2

M

v

2 2

代入數(shù)據(jù)解得：
d=1.25m
即薄木板的長(zhǎng)度為1.25m．
故答案為：
（1）BC；（2）薄木板的長(zhǎng)度是1.25m．

點(diǎn)評(píng)：第一問首先要讀懂題意，實(shí)質(zhì)是玻爾理論的運(yùn)用．第二問關(guān)鍵根據(jù)功能關(guān)系和動(dòng)量守恒定律聯(lián)立列式求解；