Question

（物理选修3-5）
（1）如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法中正确的是______
A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=2所发出的光波长最短
B．这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1   所发出的光频率最高
C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11eV
D．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV
（2）如图所示，质量为M=3kg、长度为 L=1.2m的木板静止在光滑水平面上，其左端的壁上有自由长度为L=0.6m的轻弹簧，右端放置一质量为m=1kg的小物块，小物块与木块间的动摩擦因数为μ=0.4，现给小物块一水平向左的初速度v=4m/s，小物块相对于木板向左运动而压缩弹簧使弹性势能增大为最大值，接着小物块又相对于木板向右运动，最终恰好相对静止于木板的最右端，设弹簧未超出弹性限度，并取重力加速度为g=10m/s²．求：
（1）当弹簧弹性势能最大时小物块速度v；
（2）试求：上述过程中摩擦产生的热量．

Answer 1

【答案】分析：知道氢原子的能级公式和跃迁时辐射光子能量等于能级差值．
知道光的波长和频率的关系．
选择正确的研究对象．
根据动量守恒定律列出等式解决问题．
根据能量守恒求解问题．
解答：解：（1）一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中能发出三种频率不同的光，其中从n=3跃迁到n=1所发出的光波长最短，频率最大，故A、B错误．
辐射出光子最大能量为12.09ev，逸出功为2.49eV，金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eV，故C错误，D正确．
故选D． 
（2）（1）由动量守恒定律得  
  mv=（m+M）v
可解得：v=1m/s．
（2）由动量守恒定律得mv=（m+M）u
由能量守恒得Q=mv²-（m+M）v²=6J
故答案为：（1）D
（2）（1）当弹簧弹性势能最大时小物块速度是1m/s；
（2）上述过程中摩擦产生的热量是6J．
点评：解决问题首先要清楚研究对象的运动过程．
应用动量守恒定律时要清楚研究的对象和守恒条件．
我们要清楚运动过程中能量的转化，以便从能量守恒角度解决问题．