Question

理論研究表明，微觀粒子間的碰撞同樣遵循動量守恒定律和能量守恒定律．現(xiàn)有一粒子 P與靜止的處于基態(tài)的氫原子發(fā)生碰撞，碰后兩者的速度相同．已知粒子P的質(zhì)量是氫原子質(zhì)量的k倍，如圖所示是氧原子能級圖．問粒子P碰前的動能最少多時，才有可能使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)？

Answer 1

分析：當氫原子從基態(tài)躍遷到第二能級吸收的能量最小，結(jié)合動量守恒定律和能量守恒定律求出粒子P碰前的最小動能．

解答：解：由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)所需要的能量最少△E=10.2eV．
設(shè)氫原子質(zhì)量為m，由動量守恒得kmv₀=（k+1）mv
由能量守恒得

1

2

km

v

2 0

=

1

2

(k+1)mv2+△E
解得

1

2

km

v

2 0

=10.2(k+1)eV
答：粒子P碰前的最小動能10.2（k+1）eV．

點評：本題綜合考查了動量守恒、能量守恒定律以及能級的躍遷，綜合性較強，難度中等．