【題目】在不受外力或合外力為零的彈性碰撞中，碰撞前后系統(tǒng)同時(shí)遵從能量守恒和動(dòng)量守恒．上述理論不僅在宏觀世界中成立，在微觀世界中也成立．康普頓根據(jù)光子與電子的彈性碰撞模型，建立的康普頓散射理論和實(shí)驗(yàn)完全相符．這不僅證明了光具有粒子性，而且還證明了光子與晶體中電子的相互作用過程嚴(yán)格地遵守能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律．

（1）根據(jù)玻爾的氫原子能級(jí)理論，，E1為原子的基態(tài)能量，En在第n條軌道運(yùn)行時(shí)氫原子的能量），若某個(gè)處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到基態(tài)，求發(fā)出光子的頻率．

（2）康普頓在研究X射線與物質(zhì)散射實(shí)驗(yàn)時(shí)，他假設(shè)X射線中的單個(gè)光子與晶體中的電子發(fā)生彈性碰撞，而且光子和電子、質(zhì)子這樣的實(shí)物粒子一樣，既具有能量，又具有動(dòng)量（光子的能量hν，光子的動(dòng)量）．現(xiàn)設(shè)一光子與一靜止的電子發(fā)生了彈性斜碰，如圖所示，碰撞前后系統(tǒng)能量守恒，在互相垂直的兩個(gè)方向上，作用前后的動(dòng)量也守恒．

a．若入射光子的波長為λ0，與靜止電子發(fā)生斜碰后，光子的偏轉(zhuǎn)角為α=37°，電子沿與光子的入射方向成β=45°飛出．求碰撞后光子的波長λ和電子的動(dòng)量P．（sin37°=0.6，cos37°=0.8）．

b．試從理論上定性說明，光子與固體靶中的電子（電子的動(dòng)能很小，可認(rèn)為靜止）發(fā)生碰撞，波長變長的原因．

【答案】（1） （2）a. b. 散射過程遵循能量守恒：， 光子把一部分能量傳給了靜止的電子，頻率變小，由 ，波長變長

【解析】

（1）

得：

（2）a. 沿X射線入射方向動(dòng)量守恒：

垂直X射線入射方向動(dòng)量守恒：

解得：

b. 散射過程遵循能量守恒：， 光子把一部分能量傳給了靜止的電子，頻率變小，由 ，波長變長.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的圓環(huán)，可在水平放置的粗糙細(xì)桿上自由滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，圓環(huán)以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)直至處于平衡狀態(tài)，則圓環(huán)克服摩擦力做的功可能為（ ）

A．0 B．

C． D．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一束平行光以45°的入射角照射到半徑為R的半圓柱形玻璃磚的上表面上，已知玻璃磚對(duì)平行光的折射率為。

（1）圓柱面上光線能夠射出的區(qū)域所對(duì)的圓心角是多少？

（2）能從圓柱面射出的光線中，在玻璃磚中傳播時(shí)間最長為多少？（光在真空中的速度為c）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟：

①用注射器將事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形狀穩(wěn)定。

②往邊長約40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，水面穩(wěn)定后將適量痱子粉均勻撒在水面上。

③用注射器將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積。

④將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小。

⑤將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。

(1)上述步驟中，正確的順序是_________________.（填寫步驟前面的數(shù)字）

(2)某同學(xué)在做“用油膜法估測分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，取用的油酸酒精溶液的濃度為每mL溶液中有純油酸6mL。用注射器測得1mL上述溶液有液滴50滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，坐標(biāo)紙中正方形小方格的邊長為20mm，數(shù)出油膜所占格數(shù)為60個(gè)。由此可得，每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積為_____mL；按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑是_______m.(此空結(jié)果保留一位有效數(shù)字)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，可自由活動(dòng)的活塞將密閉的氣缸分為體積相等的上下兩部分A和B ，初始時(shí)，A、B中密封的理想氣體的溫度均方800K，A中氣體的壓強(qiáng)為，活塞質(zhì)量m=2.5kg，氣缸橫截面積，氣缸和活塞都是由絕熱材料制成的�，F(xiàn)利用控制裝置(未畫出)保持A中氣體的溫度不變，緩慢降低B中氣體的溫度，使得B中氣體的體積變?yōu)樵瓉淼?/span>，若不計(jì)活塞與汽缸壁之間的摩擦，重力加速度取g=10m/s2。求穩(wěn)定后B中氣體的溫度。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】利用圖示裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，下列說法正確的是（　　）

A. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)固定在靠近定滑輪的位置

B. 需要用天平測出小車的質(zhì)量

C. 平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將砝碼盤用細(xì)繩系在小車上

D. 小車加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)繩對(duì)小車的拉力等于砝碼和砝碼盤的總重力

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．

(1) 關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是________．

A. 需用天平測出重物的質(zhì)量

B. 必須用秒表測出重物下落的時(shí)間

C. 釋放紙帶前，手捏住紙帶上端并使紙帶處于豎直方向

D. 釋放紙帶前，重物應(yīng)遠(yuǎn)離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

(2) 下圖為一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)．分別測出若干連續(xù)點(diǎn)A、B、C、…與O點(diǎn)之間的距離h1、h2、h3、…，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T，重力加速度為g，若重物質(zhì)量為m，則在O到B的過程中，重物增加的動(dòng)能為________．

(3) 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重物增加的動(dòng)能略小于減少的重力勢能，其主要原因是________．

A. 重物的質(zhì)量過大 B. 重物的體積過小

C. 重物下落的距離過小 D. 重物及紙帶在下落時(shí)受到阻力

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】為了探究額定功率為4W、額定電壓為4V的小燈泡消耗的功率與電壓的關(guān)系，提供了如下的實(shí)驗(yàn)器材：

A.電壓表V1(0～2V，內(nèi)阻為2kΩ)

B.電壓表V2(0～15V，內(nèi)阻為15kΩ)

C.電流表A(0～1A，內(nèi)阻約為1Ω)

D.定值電阻R1＝2kΩ

E.定值電阻R2＝16kΩ

F.滑動(dòng)變阻器R(15Ω，2 A)

G.學(xué)生電源(直流6V，內(nèi)阻不計(jì))

H.開關(guān)、導(dǎo)線若干

(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，電壓表應(yīng)選用_________，定值電阻應(yīng)選用__________(均用序號(hào)字母填寫)；

(2)在探究功率與電壓的關(guān)系時(shí)，要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，并且多次測量，畫出滿足要求的電路圖____________；

(3)根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖，寫出電壓表讀數(shù)UV與小燈泡兩端電壓U的關(guān)系________，若小燈泡的電功率為P，則關(guān)系圖線可能正確的是________．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】圖甲為興趣小組制作的無線充電裝置中受電線圈示意圖，已知線圈匝數(shù)n＝100匝、電阻r＝ 1Ω、橫截面積S＝1.5×10－3m2，外接電阻R＝7Ω.線圈處在平行于線圈軸線的磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化如圖乙所示，設(shè)磁場的正方向水平向左，則(　　)

A. 在t＝0.005s時(shí)通過電阻R的電流大小為0

B. 在t＝0.005s時(shí)通過電阻R的電流方向由a流向b

C. 在0～0.01s內(nèi)通過電阻R的電荷量q＝1.5×10－3 C

D. 在0.02～0.03s內(nèi)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝1.8×10－3 J

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