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在原子物理學中,常用電子伏(符號是eV)作為能量的單位.1eV等于一個電子在電場力作用下通過電勢差為1V的電場時,所獲得的動能.當γ光子能量大于E0(E0=1.022MeV)時,就能有電子對生成,其中1.022MeV的能量轉化為一對正負電子(正負電子質量相等),余下的能量變成電子對的動能.普朗克常量h=6.63×10-34J?s.
(1)求eV跟J的關系;
(2)求電子的質量me
(3)要能生成電子對,γ光子的頻率必須大于多少(結果保留兩位有效數字)?若γ光子的頻率為ν,生成的電子速度v為多大(結果用me、h、E0、ν表示)?
分析:根據W=qU得出eV和J的關系.根據愛因斯坦質能方程求出電子的質量.根據E=hv求出生成電子對γ光子的頻率最小值.根據能量守恒求出生成的電子速度.
解答:解:(1)1eV=1.6×10-19×1J=1.6×10-19J.
(2)根據愛因斯坦質能方程得,E0=2mec2
me=
E0
2c2
=
1.022×106×1.6×10-19
2×9×1016
≈9.1×10-31kg.
(3)根據E0=hv0得,
γ光子的頻率的最小值v0=
E0
h

代入數據解得v0=2.5×1020Hz.
根據能量守恒定律有:hv=E0+2×
1
2
mev2

解得v=
hv-E0
me

答:(1)eV跟J的關系為1eV=1.6×10-19J.
(2)電子的質量為9.1×10-31kg.
(3)γ光子的頻率必須大于2.5×1020,生成的電子速度為
hv-E0
me
點評:解決本題的關鍵掌握愛因斯坦質能方程,并能靈活運用.
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科目:高中物理 來源:2005年江蘇省鹽城市高考物理四模試卷(解析版) 題型:解答題

在原子物理學中,常用電子伏(符號是eV)作為能量的單位.1eV等于一個電子在電場力作用下通過電勢差為1V的電場時,所獲得的動能.當γ光子能量大于E(E=1.022MeV)時,就能有電子對生成,其中1.022MeV的能量轉化為一對正負電子(正負電子質量相等),余下的能量變成電子對的動能.普朗克常量h=6.63×10-34J?s.
(1)求eV跟J的關系;
(2)求電子的質量me
(3)要能生成電子對,γ光子的頻率必須大于多少(結果保留兩位有效數字)?若γ光子的頻率為ν,生成的電子速度v為多大(結果用me、h、E、ν表示)?

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