40预笔记

T1

40张
T1: 求H原子、He+离子中,基态电子结合能E_H、E_He的比值。(玻尔原子理论)
答案:D.1/4
原理:E = E_k + E_p,分别求解E_p、E_k,再利用库仑定律、轨道量子化求解。

    \[\frac{1}{2}mv_n^2 + \left(-k\frac{ze^2e}{r_n}\right) \Rightarrow ①求U;②求r_n\]

    \[\begin{cases}mv_n r_n = n\hbar \Rightarrow U = \frac{kze^2}{n^2\hbar^2} \Rightarrow E_n = -\frac{1}{2}\frac{mk^2z^2e^4}{n^2\hbar^2} \text{故} E_n \propto z^2 \\ k\frac{ze^2}{r_n^2} = m\frac{v_n^2}{r_n} \Rightarrow r_n = \frac{n^2\hbar^2}{mkze^2}\end{cases}\]

T4: 如图,已知e、e_0。现释放4个粒子,经过足够长时间之后,单个质子、正电子的动能分别为:(静电场)
答案:A. \frac{e^2}{8\pi\varepsilon_0a}\frac{e^2}{4\pi\varepsilon_0a}\left(\frac{3}{2} + \frac{\sqrt{2}}{2}\right)
(由于m_e << m_p,所以正电子认为立刻逃逸) 对2质子系统,E_p = -\frac{ke^2}{a}-E_p = 2E_k (势能是相对系统而言!)

    \[E_{kp} = \frac{e^2}{8\pi\varepsilon_0a}\]

(注:复杂系统的电势能计算:E_p = \frac{1}{2}\sum q_iU_i)(\frac{1}{2}是因为重复计算)
2电子得到的能量即为电子-质子4粒子系统总势能与2质子系统的能量之差。记原势能为E_0,后势能为E_1,则有:2E_{ke} = -(E_0 - E_1)

    \[E_0 = \frac{1}{2}\sum q_iU_i \text{;其中4个点电势相等,均有} \varphi = \frac{ke}{a} + \frac{ke}{a} + \frac{ke}{\sqrt{2}a}\]

    \[E_0 = \frac{1}{2} \times 4 \cdot e \cdot \varphi = \frac{e^2}{4\pi\varepsilon_0a}(4 + \sqrt{2})\]

    \[2E_{ke} = \frac{e^2}{4\pi\varepsilon_0a}(4 + \sqrt{2} - 1) \quad \text{即} E_{ke} = \frac{e^2}{4\pi\varepsilon_0a}\left(\frac{3}{2} + \frac{\sqrt{2}}{2}\right)\]

T6 两音叉以f = 440Hz发声,一观测者在两音叉间以V = 34m/s靠近某音叉;又已知声速为340m/s。求观测者听到的拍频。(多普勒效应)
答案:8Hz
[拍频与拍频现象]
当两频率相近的波相遇时会产生“拍频”现象。这两波会产生类似“干涉”的效果,产生“波动”的相长、相消点,即合成一列新的波。可以推导拍频波的频率|f_1 – f_2|。拍频在航天器设计、抗震设计中都有重要的用途。

评论

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注