19世纪90年代人们发现氢原子光谱中 (R为一常量,n=3,4,5…),物理学家玻尔在他28岁时连续发表三篇论文,成功地解释了氢原子光谱的规律,揭示了光谱线与原子结构的内在联系,玻尔理论是从经典理论向量子理论的一个重要过渡,为量子力学的诞生提供了条件.玻尔既引入量子化的概念,同时又运用了"软道"等经典物理理论和牛顿力学的规律推导出上述公式.
请同学们试用课本知识和以下设定量做玻尔的推导. (1)绕氢原子核旋转的电子质量为m,电量为-e;(2)取离核无限远处的电势能为零,半径r处电子的电势能为(k为静电力恒量); (3)电子所在的轨道在圆周长与其动量的乘积等于普朗克常量h的整数倍时,这样的轨道才是电子的可能轨道.
2007年10月24日18时05分“嫦娥一号”发射升空,“嫦娥一号”探月卫星的路线简化后示意图如图所示。卫星由地面发射后经过发射轨道进入停泊轨道,然后在停泊轨道经过调速后进入地---月转移轨道,再次调速后进入工作轨道,卫星开始对月球进行探测。若地球与月球的质量之比为,卫星的停泊轨道与工作轨道的半径之比为
,卫星在停泊轨道和工作轨道上均可视为做匀速圆周运动,求卫星在停泊轨道和工作轨道运行的线速度大小之比
。
为了安全,在高速公路旁通常有安全测距警示标记,提醒司机车距必须不小于200m的安全距离,若高速公路上汽车行驶的最高速度为120km/h,某物理研究性学习小组为了弄清安全距离为200m的理论依据.查到两条相关的信息,请根据相关信息,回答以下问题。(g=10 m/s2)
资料一:驾驶员的反应时间:0.3s—0.6s之间
资料二:各种路面与轮胎之间的动摩擦因数:
路面 |
动摩擦因数 |
干沥青与混凝土路面 |
0.7—0.8 |
干碎石路面 |
0.6—0.7 |
湿沥青与混凝土路面 |
0.32—0.4 |
①在计算中驾驶员的反应时间应该取多少?为什么?
②在计算中路面与轮胎之间的动摩擦因数应该取多少?为什么?
③通过你的计算来说明200m为必要的安全距离.
如图所示,在倾角为30°的斜面OA的左侧有一竖直档板,其上有一小孔P,现有一质量m=4×10-20kg,带电量q=+2×10-14C的粒子,从小孔以速度v0=3×104m/s水平射向磁感应强度B=0.2T、方向垂直纸面向里的一正三角形区域.该粒子在运动过程中始终不碰及竖直档板,且在飞出磁场区域后能垂直打在OA面上,粒子重力不计.求:(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径;
(2)粒子在磁场中运动的时间;
(3)正三角形磁场区域的最小边长.
宇航员在月球表面完成下面实验:在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部的最低点,静止一质量为m的小球(可视为质点)如图所示,当给小球水平初速度v0时,刚好能使小球在竖直面内做完整的圆周运动。已知圆弧轨道半径为r,月球的半径为R,万有引力常量为G。若在月球表面上发射一颗环月卫星,所需最小发射速度为多大?
我国发射的“嫦娥一号”探月卫星沿近似于圆形轨道绕月飞行。为了获得月球表面全貌的信息,让卫星轨道平面缓慢变化。卫星将获得的信息持续用微波信号发回地球。设地球和月球的质量分别为M和m,地球和月球的半径分别为R和R1,月球绕地球的轨道半径和卫星绕月球的轨道半径分别为r和r1,月球绕地球转动的周期为T。假定在卫星绕月运行的一个周期内卫星轨道平面与地月连心线共面,求在该周期内卫星发射的微波信号因月球遮挡而不能到达地球的时间(用M、m、R、R1、r、r1和T表示,忽略月球绕地球转动对遮挡时间的影响)。