-2018年北京市海淀区高三物理一模试题

23．（18分）

（1）粒子在电场中加速，由动能定理有： Ue?1mv2 2分 解得： 2Ue2v?m 2分 （2）电荷量为q、质量为m的正离子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，

则：Bqv?mv2mvr 2分 解得：r?Bq?12mUBq 2分

氢、氦离子在磁场中运动的半径之比为r1：r2=1 ：

1分

因此粒子在磁场中运动的半径与粒子的比荷有关，它们到达离子接收器的位置不同，可以分开。（3）电荷量为q、质量为m的正离子垂直进入匀强电场中后，在入射方向上做匀速直线运动，

当在水平方向上运动位移为x时，其运动时间为t?xv 1分 粒子在电场方向做匀加速运动，加速度a?Eqm 1分 沿电场方向的偏转位移为： y?12at2 1分 解得： y?Ex24U3分

由此可见，该两种离子在电场运动过程中，侧向位移y与离子的比荷无关， 即离子在电场中运动的轨迹相同，所以该方案不能将两种正离子分离。 2分

24（20分）

（1）原子吸收和放出一个光子，由动量守恒定律有：p0?p1=p?p2 3分

原子放出光子后的动量为：p?p0?p1?p2 2分

（2）由于原子向各个方向均匀地发射光子，所以放出的所有光子总动量为零。

设原子经n次相互作用后速度变为零：p0?np1?0 3分 所以：n?p0p 2分 1 分 1 由动量定理：fnt0=p0 3分 可得：f?p0p2分 ?1nt0t0

【说明：若由f（n-1）t0=p0解得f?

p0p1不扣分。】

(p0?p1)t0（3）a．静止的原子吸收光子发生跃迁，跃迁频率应为?0??E， h?E 2分 h考虑多普勒效应，由于光子与原子相向运动，原子接收到的光子频率会增大。 所以为使原子能够发生跃迁，照射原子的激光光子频率??b．

①对于大量沿任意方向运动的原子，速度矢量均可在同一个三维坐标系中完全分解到相互垂直的3个维度上； 1分

②考虑多普勒效应，选用频率???E的激光，原子只能吸收反向运动的光子使动量减小。通过适当调整h激光频率，可保证减速的原子能够不断吸收、发射光子而持续减小动量； 1分

③大量原子的热运动速率具有一定的分布规律，总有部分原子的速率能够符合光子吸收条件而被减速。被减速的原子通过与其他原子的频繁碰撞，能够使大量原子的平均动能减小，温度降低。 1分

所以，从彼此垂直、两两相对的6个方向照射激光，能使该物质持续降温，这样做是可行的，合理的。