Question

（1）氦原子被電離一個(gè)核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子．已知基態(tài)的氦離子能量為E₁=-54.4eV，氦離子能級(jí)的示意圖如圖1所在具有下列能量的光子中，不能被基態(tài)氦離子吸收的是   
A．60.3eV          B． 51.0eV
C．43.2eV          D．54.4eV
（2）一個(gè)靜止的₈₈²²⁶Ra，放出一個(gè)速度為2.22×10⁷m/s的粒子，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)新核₈₆²²²R_n，并釋放出頻率為ν=3×10¹⁹Hz的γ光子．寫出這種核反應(yīng)方程式    ；這個(gè)核反應(yīng)中產(chǎn)生的新核的速度為    ；因γ輻射而引起的質(zhì)量虧損為    ．
（3）圖2質(zhì)量相等且m₁、m₂都等于1kg的兩個(gè)小球在光滑的水平面上分別以速度v₁=2m/s、v₂=1m/s同向運(yùn)動(dòng)并發(fā)生對(duì)心碰撞，碰后m₂被右側(cè)的墻原速?gòu)椈�，又與m₁相碰，碰后兩球都靜止．求兩球第一次碰后m₂球的速度大小    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）光子要想被基態(tài)離子吸收，要么光子能量能使該離子電離，要么光子能量等于其它能級(jí)和基態(tài)之間的能級(jí)．
（2）書寫核反應(yīng)方程時(shí)注意滿足電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，同時(shí)在釋放粒子過(guò)程中滿足動(dòng)量守恒條件．
（3）根據(jù)碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒可解得結(jié)果．
解答：解：（1）60.3eV、54.4eV 的能量均可以使該離子電離，可以被吸收；51.0eV能量滿足第四能級(jí)和基態(tài)的能級(jí)差，可以使離子吸收后躍遷到第4能級(jí)，可以被吸收；由能級(jí)圖可知各能級(jí)之間的能量差沒(méi)有等于43.2eV 的，故該光子不能被吸收，故ABD錯(cuò)誤，C正確．
故選C．
（2）根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知該核反應(yīng)方程為：₈₈²²⁶Ra→₈₆²²²Rn+₂⁴He；
反應(yīng)前后動(dòng)量守恒，設(shè)新核速度為V，設(shè)α質(zhì)量為4m，則新核質(zhì)量為222m，由動(dòng)量守恒得：4mv=222mV，解得V=4×10⁵m/s；
虧損的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量以光子的形式放出，所以有：△E=mC²=hv，帶入數(shù)據(jù)得△m=2.21×10^-31kg．
故答案為：₈₈²²⁶Ra→₈₆²²²Rn+₂⁴He，4×10⁵m/s，2.21×10^-31kg．
（3）兩次碰撞過(guò)程都滿足動(dòng)量守恒條件，所以有：
一次碰撞時(shí)，選擇向右為正方向，有：   ①
第二次碰撞后都停止所以有：                       ②
聯(lián)立①②可得：
故兩球第一次碰后m₂球的速度大小為1.5m/s．
點(diǎn)評(píng)：本題涉及知識(shí)廣泛，跨越大，比較全面考查了學(xué)生利用所學(xué)物理知識(shí)解題能力，注意動(dòng)量守恒定律在宏觀和微觀世界都成立的定律．