(物理-选修3-5):(1)2010年9月1日至10月31日,乐满地成功举办第五届国际花样蹦极邀请赛.如下左图所示,“蹦极”是一项勇敢者的运动,如下右图所示,某人用弹性橡皮绳拴住身体自

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量定理/2022-11-15 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

(物理-选修3-5):
(1)2010年9月1日至10月31日,乐满地成功举办第五届国际花样蹦极邀请赛.如下左图所示,“蹦极”是一项勇敢者的运动,如下右图所示,某人用弹性橡皮绳拴住身体自高空P处自由下落,在空中感受失重的滋味.若此人质量为60kg,橡皮绳长20m,人可看成质点,g取10m/s2,求此人从点P处由静止下落至橡皮绳刚伸直(无伸长)时,人的动量为______.
(2)实验室考查氢原子跃迁时的微观效应,设原来处于静止状态的大量激发态氢原子,其核外电子处于n=5的能级状态轨道.已知氢原子基态能级E1=-13.6ev,氢原子质量为mH=1.67×10-27kg.
①求出可能的跃迁光子种类;
②若跃迁后光子沿某一方向飞出,且光子的动量可以用F=F表示,试求发生电子跃迁后氢原子的最大反冲速率.
魔方格

◎ 答案

(1)人从高空落下,在重力作用下做自由落体运动.他做自由落体运动的时间为t1=

2h
g
=2s
         他做自由落体运动的末速度为v=gt1=20m/s
         此时他的动量为:p=mv=1200kg?m/s
(2)①可以有n=C52=10种不同频率的光子辐射.
    ②由题意知氢原子从n=5能级跃迁到n=1能级时,氢原子具有最大反冲速率.
      氢原子发生跃迁时辐射出的光子能量为E=△E=|E2-E1|=|
E1
52
-
E1
1
|=
24
25
|E1|
,开始时,
      将原子(含核外电子)和即将辐射出去的光子作为一个系统.
      由动量守恒定律可得mv-mv=0,光子的动量p=
c
,氢原子的反冲动量大小为:p=mv=mHvH=
c

       即氢原子速度为 vH=
mHc
,又E=hυ
       所以v=
24
25
|E1|
Mc
=
24
25
?
13.6×1.6×10-19
1.67×10-27×3×108
m?s-1=4.17m?s-1

答:(1)人从点P处由静止下落至橡皮绳刚伸直(无伸长)时人的动量为1200kg?m/s
   (2)①可能的跃迁光子种类 n=10;
        ②氢原子的最大反冲速率 4.17m?s-1
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