Question

如图所示为氢原子能级示意图，现有每个电子的动能都是E_e=12.89eV的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域，使电子与氢原子发生迎头正碰．已知碰撞前一个电子和一个原子的总动量为零．已知电子的质量m_e与氢原子的质量m_H之比为

me

mH

=5.445×10-4．则下列说法正确的是（　　）

A．碰撞后氢原子受激发可能跃迁到n=3的能级

B．电子与氢原子发生正碰过程中，动量守恒，能量不守恒

C．如果碰撞后氢原子受激发，跃迁到n=4的能级氢原子“吸收”的能量20080515△E=12.74eV

D．如果碰撞后氢原子受激发，跃迁到n=4的能级，那么碰撞后电子和受激氢原子的总动能E_k=0.16eV

Answer 1

分析：电子和氢原子发生正碰，动量守恒、能量守恒，根据动量守恒定律求出碰撞后电子和受激发氢原子的总动能．

解答：解：A、氢原子受激发跃迁到第3能级需吸收的能量为13.59-1.51eV=12.08eV，电子碰撞后能量部分被吸收，所以碰撞后氢原子受激发可能跃迁到n=3的能级．故A正确．
B、发生正碰的过程中，动量守恒，能量守恒，有：m_ev_e-m_Hv_H=0，碰撞前，氢原子与电子的总动能为Ek=

1

2

mHvH2+

1

2

meve2，
联立两式，代入数据解得E_k=12.897eV≈12.90eV．
氢原子从基态激发到n=4的能级所需能量由能级图得△E=-0.85-（-13.59）=12.74eV
碰撞后电子和受激氢原子的总动能E'_k=E_k-△E=12.90-12.74=0.16eV．故B错误，D正确．
C、如果碰撞后氢原子受激发，跃迁到n=4的能级氢原子“吸收”的能量△E=13.59-0.85eV=12.74eV．故C正确．
故选：ACD．

点评：解决本题的关键知道能级跃迁所满足的规律，以及知道电子与氢原子在正碰的过程中，动量守恒、能量守恒．