{Physical world}
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美国《大众科学》月刊网站报道,明尼苏达大学的研究人员发现:一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能.
具体而言,只要略微提高温度,这种合金就会变成强磁性合金(strong magnetic alloy),从而使环绕它的线圈中产生电流,其简化模型如图所示(该图为俯视图).A为圆柱形合金材料,B为线圈,套在圆柱形合金材料上,线圈的半径大于合金材料的半径.
Q:现对A进行加热,则下列选项中哪一项一定成立?
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若原子的某内层电子被电离形成空位,其它层的电子跃迁到该空位上时,会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来,此电磁辐射就是原子的特征x射线(characteristic X-ray).
内层空位的产生有多种机制,其中的一种称为内转换(internal conversion),即原子中处于激发态的核跃迁回基态时,将跃迁时释放的能量交给某一内层电子,使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子).
214Po的原子核从某一激发态回到基态时,可将能量Eo=1.416MeV交给内层电子(如K、L、M层电子,K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离.实验测得从214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为EK=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV.
Q:可能发射的特征x射线的能量为多少?
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以往我们认识的光电效应是单光子光电效应(Single electron photoelectric effect),即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应(Multi electron photoelectric effect),这已被实验证实。
光电效应实验装置示意如图。
用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应。换用同样频率ν的强激光照射阴极K,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在KA之间就形成了使光电子减速的电场。逐渐增大U,光电流会逐渐减小。
Q:当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U可能是下列的哪几项?(提示:其中W为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电量)
①U=2hν-W;
②U=5/2hν-W;
③U=2hν/e-W/e;
④U=hν/e-W/e;
⑤U=hν-W;
⑥U=5/2hν/e-W/e。
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右图是伦琴射线管(Roentgen ray tube)的结构示意图。
电源E给灯丝K加热,从而发射出热电子(hot electron),热电子在K、A间的强电场作用下高速向对阴极A飞去。电子流打到A极表面,激发出高频电磁波(High frequency electromagnetic wave),这就是X射线(X-ray)。下列说法中正确的有哪两项?
①P、Q间应接高压交流电;
②P、Q间应接高压直流电,且Q接正极;
③从A发出的X射线的频率和P、Q间的交流电的频率相同;
④K、A间是高速电子流即阴极射线,从A发出的是X射线即一种高频电磁波。