问题 问答题

[物理选修3-5模块]

(1)激光制冷原理可以根据如图所示的能级图简单说明,激光射入介质中,引起介质中的离子从基态跃迁到激发态n=11,一些处于激发态n=11的离子很快吸收热量转移到激发态n=12,离子从激发态n=11和n=12向基态跃迁辐射两种荧光,部分辐射荧光的能量大于入射激光的能量,上述过程重复下去实现对介质的冷却,下列说法正确的是______

A.两种辐射荧光波长都大于射入介质的激光波长

B.激光制冷过程中,介质内能减少量等于辐射荧光与吸收激光的能量差

C.两种辐射荧光在同一装置下分别做双缝干涉实验,相邻两条亮条纹间的距离不相等

D.若两种辐射荧光分别照射同一金属板都能产生光电效应,则光电子的最大初动能相等

(2)在光滑的水平地面上静止着一质量为M=0.4kg的薄木板,一个质量为m=0.2kg的木块(可视为质点)以υ0=4m/s的速度从木板左端滑上,一段时间后,又从木板上滑下(不计木块滑下时机械能损失),两物体仍沿直线继续向前运动,从木块与木板刚刚分离开始计时,经时间t=3.0s,两物体之间的距离增加了x=3m,已知木块与木板的动摩擦因数μ=0.4,求薄木板的长度.

答案

(1)A、根据玻尔理论和光子的能量公式E=h

c
λ
分析可知,从n=12向基态跃迁辐射的荧光波长小于射入介质的激光波长.故A错误.

B、激光制冷过程中,由玻尔理论得知,介质内能减少量等于辐射荧光与吸收激光的能量差.故B正确.

C、干涉条纹的间距与波长成正比.则两种辐射荧光在同一装置下分别做双缝干涉实验,相邻两条亮条纹间的距离不相等.故C正确.

D、产生光电效应时,光电子的最大初动能随着入射光的频率的增大而增大,由于两种荧光频率不等,则光电子的最大初动能不相等.故D错误.

故选BC.

(2)设木块与木板分离后速度分别为为:v1、v2,由动量守恒定律得:

mv0=mv1+Mv2

根据题意,有:

v1-v2=

S
t

解得:v1=2m/s,v2=1m/s

根据动能定理得:μmgd=

1
2
m
v20
-
1
2
m
v21
-
1
2
M
v22

代入数据解得:

d=1.25m

即薄木板的长度为1.25m.

故答案为:

(1)BC;(2)薄木板的长度是1.25m.

选择题
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