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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解
(20分)惰性氣體分子為單原子分子,在自由原子情形下,其電子電荷分布是球對稱的。負電荷中心與原子核重合。但如兩個原子接近,則彼此能因靜電作用產生極化(正負電荷中心不重合),從而導致有相互作用力,這稱為范德瓦爾斯相互作用。下面我們采用一種簡化模型來研究此問題。
當負電中心與原子核不重合時,若以x表示負電中心相對正電荷(原子核)的位移,當x為正時,負電中心在正電荷的右側,當x為負時,負電中心在正電荷的左側,如圖1所示。這時,原子核的正電荷對荷外負電荷的作用力f相當于一個勁度系數為k的彈簧的彈性力,即f=-kx,力的方向指向原子核,核外負電荷的質量全部集中在負電中心,此原子可用一彈簧振子來模擬。
今有兩個相同的惰性氣體原子,它們的原子核固定,相距為R,原子核正電荷的電荷量為q,核外負電荷的質量為m。因原子間的靜電相互作用,負電中心相對各自原子核的位移分別為x1和x2,且|x1|和|x2|都遠小于R,如圖2所示。此時每個原子的負電荷除受到自己核的正電荷作用外,還受到另一原子的正、負電荷的作用。
眾所周知,孤立諧振子的能量E=mv2+
kx2是守恒的,式中v為質量m的振子運動的速度,x為振子相對平衡位置的位移。量子力學證明,在絕對零度時,諧振子的能量為
hω,稱為零點振動能,
,h為普朗克常量,
為振子的固有角頻率。試計算在絕對零度時上述兩個有范德瓦爾斯相互作用的惰性氣體原子構成的體系的能量,與兩個相距足夠遠的(可視為孤立的、沒有范德瓦爾斯相互作用的)惰性氣體原子的能量差,并從結果判定范德瓦爾斯相互作用是吸引還是排斥?衫卯攟x|<<1時的近似式
≈1+
x-
x2,(1+x)-1≈1-x+x2。
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A. (1) 下列說法正確的是________.
A. 當兩個分子間的分子勢能增大時,分子間作用力一定減小
B. 大量分子的集體行為是不規則的,帶有偶然性
C. 晶體和非晶體在一定的條件下可以轉化
D. 人類利用能源時,是將高品質的能量釋放出來并最終轉化為低品質的內能
(2) 一定質量的理想氣體,體積由V1壓縮至V2,第一次是經過一個等溫過程,最終氣體壓強是p1、氣體內能是E1;第二次是經過一個等壓過程,最終氣體壓強是p2、氣體內能是E2;則p1________p2,E1________E2.(填“>” “=”或“<”)
(3) 當把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時,油酸就在水面上散開,油酸分子就立在水面上,形成單分子層油膜,現有按酒精與油酸的體積比為m∶n 配制好的油酸酒精溶液置于容器中,還有一個裝有約2cm深水的淺盤,一支滴管,一個量筒.現用滴管從量筒中取V體積的溶液,讓其自由滴出,全部滴完共為N滴.
① 用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤,待油酸薄膜穩定后,將薄膜輪廓描繪在坐標紙上,如圖所示.(已知坐標紙上每個小方格面積為S,求油膜面積時,半個以上方格面積記為S,不足半個舍去)則油膜面積為________.
② 求出估算油酸分子直徑的表達式.
B. (1) 下列說法正確的是________.
A. 測定某恒星特定元素發出光的頻率,對比地球上該元素的發光頻率,可以推算該恒星遠離地球的速度
B. 無線電波沒有偏振現象
C. 紅外線比無線電波更容易發生干涉和衍射現象
D. 在一個確定的參考系中觀測,運動物體上物理過程的時間進程跟物體運動速度有關
(2) 在“研究單擺周期與擺長的關系”實驗中,擺的振幅不要太大,擺線要細些、伸縮性要小,線的長度要盡量________(填“長些”或“短些”).懸點要固定,擺長是懸點到________的距離.
(3) 如圖,為一圓柱中空玻璃管,管內徑為R1,外徑為R2,R2=2R1.一束光線在圓柱橫截面內射向玻璃管,為保證在內壁處光不會進入中空部分,問入射角i應滿足什么條件?
C.(1) 存在下列事實:① 一對高能的γ光子相遇時可能產生一對正負電子;② 一個孤立的γ光子不論其頻率多高都不可能產生一對正負電子;③一個高能的γ光子經過重核附近時可能產生一對正負電子;④ 原子核發生變化時,只發射一些特定頻率的γ光子.關于上述事實下列說法正確的是(電子質量me,光在真空中速度為c,普朗克常量為h)________.
A. 事實①表明,微觀世界中的相互作用,只要符合能量守恒的事件就一定能發生
B. 事實②說明,動量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普遍規律
C. 事實③中,由于外界重核的參與,系統動量不守恒,而γ光子的頻率需滿足ν ≥
D. 事實④中表明,原子核的能級也是不連續的
(2) 本身不是易裂變材料,但是一種增殖材料,它能夠吸收慢中子變成
,然后經過________次________衰變轉變為易裂變材料鈾的同位素
.
(3) 如圖為通過某光電管的光電流與兩極間電壓的關系,當用光子能量為4.5eV的藍光照射光電管的陰極K時,對應圖線與橫軸的交點U1=-2.37V.(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,電子電量e=1.6×10-19 C)(以下計算結果保留兩位有效數字)
① 求陰極K發生光電效應的極限頻率.
② 當用光子能量為7.0eV的紫外線持續照射光電管的陰極K時,測得飽和電流為0.32μA,求陰極K單位時間發射的光電子數.
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