根据玻尔理论,电子绕氢原子核运动可以看作是仅在库仑引力作用下的匀速圆周运动,已知电子的电荷量为e,质量为m,电子在第1轨道运动的半径为r1,静电力常量为k。
(1)电子绕氢原子核做圆周运动时,可等效为环形电流,试计算电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动的周期及形成的等效电流的大小;
(2)氢原子在不同的能量状态,对应着电子在不同的轨道上绕核做匀速圆周运动,电子做圆周运动的轨道半径满足rn=n2r1,其中n为量子数,即轨道序号,rn为电子处于第n轨道时的轨道半径。电子在第n轨道运动时氢原子的能量En为电子动能与“电子-原子核”这个系统电势能的总和。理论证明,系统的电势能Ep和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系:Ep=-k
(以无穷远为电势能零点)。请根据以上条件完成下面的问题。
①试证明电子在第n轨道运动时氢原子的能量En和电子在第1轨道运动时氢原子的能量E1满足关系式
②假设氢原子甲核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量,恰好被量子数n=4的氢原子乙吸收并使其电离,即其核外在第4轨道做圆周运动的电子脱离氢原子核的作用范围。不考虑电离前后原子核的动能改变,试求氢原子乙电离后电子的动能。
甲车以10m/s的速度在平直的公路上匀速行驶,乙车以4m/s的速度与甲车平行同向做匀速直线运动,甲车经过乙车旁边开始以1m/s2的加速度刹车,从甲车刹车开始计时,
求:(1)乙车在追上甲车前,两车相距的最大距离;
(2)乙车追上甲车所用的时间。
为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的安全距离。广深高速公路的最高限速为v0=144km/h,若前方车辆突然停止,后方车辆司机从发现这一情况,经操纵刹车,到汽车开始减速所经历的时间t=0.5s(即反应时间),若刹车时汽车的加速度大小为4m/s2。求:此高速公路上汽车间的距离s至少应为多少?
航天飞机着陆时速度很大,可用阻力伞使它减速。假设一架航天飞机在一条笔直的跑道上着陆,刚着陆时速度大小为100m/s,在着陆的同时立即打开阻力伞,加上地面的摩擦作用,产生大小为4m/s2的加速度,使飞机停下来。求:
(1)飞机从着陆到停下来需要多长时间?
(2)飞机在跑道上滑过的距离是多少?
如图所示,质量为m=2kg的物体A底部连接在竖直轻弹簧B的一端,弹簧B的另一端固定于水平面上,劲度系数为k1=200N/m。用细绳跨过定滑轮将物体A与另一根劲度系数为k2的轻弹簧C连接,此时A上端轻绳恰好竖直伸直。当弹簧C处在水平位置且未发生形变时,其右端点位于a位置。将弹簧C的右端点沿水平方向缓慢拉到b位置时,弹簧B对物体A的拉力大小恰好等于A的重力。已知ab=40cm,求:
(1)当弹簧C处在水平位置且未发生形变时,弹簧B的形变大小。
(2)该过程中物体A上升的高度为多少?劲度系数k2是多少?
气球以10m/s的速度匀速竖直上升,从气球上掉下一个物体,经10s到达地面(g=10m/s2)。求:
(1)物体刚脱离气球时气球的高度。
(2)物体落地前瞬间的速度是多大。