3.一對反粒子是指質(zhì)量相同、電量相等電性完全相反的粒子,如電子(${\;}_{-1}^{0}$e)和正電子(${\;}_{1}^{0}$e)就是一對反粒子;當靜止的質(zhì)子和反質(zhì)子質(zhì)相遇時可發(fā)生湮滅,并發(fā)出兩個波長相同的光子,已知質(zhì)子質(zhì)量為m,光速為c,普朗克常量h,則發(fā)出的光子的波長為$\frac{h}{mc}$;上述過程能否發(fā)出兩個波長不相同的光子?理由是不能,否則總動量不為零,違背動量守恒定律.

分析 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程和能量子公式E=hγ列式求解發(fā)出的光子的波長;結(jié)合動量守恒定律分析兩個光子的質(zhì)量關(guān)系.

解答 解:靜止的質(zhì)子和反質(zhì)子質(zhì)相遇時可發(fā)生湮滅,并發(fā)出兩個波長相同的光子,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程和能量子公式,有:
2mc2=2E
E=hγ=$\frac{hc}{λ}$
聯(lián)立解得:
λ=$\frac{h}{mc}$
上述過程系統(tǒng)初動量為零,故末動量也為零,故兩個光子的動量應該大小相等,方向相反,速度相等,根據(jù)λ=$\frac{h}{P}$,波長相等;
故答案為:$\frac{h}{mc}$;不能,否則總動量不為零,違背動量守恒定律;

點評 本題綜合考查了愛因斯坦質(zhì)能方程、愛因斯坦的光子說、光的波粒二象性,關(guān)鍵是根據(jù)規(guī)律列式分析,不難.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

13.一平行板電容器,兩板之間距離d與正對面積S都可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié),電容器兩板與電池兩極始終保持相連接,以C表示電容器的電容,以Q表示電容器的電量,以E表示兩極板間的電場強度,則( 。
A.當d增大、S不變時,C減小,E減小B.當S增大、d不變時,C增大,E增大
C.當d減小,S增大時,C增大、Q增大D.當S減小、d減小時,C不變、Q減小

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

14.伽利略在研究自由落體運動時,做了如下的實驗:他讓一個銅球從阻力很。ǹ珊雎圆挥嫞┑男泵嫔嫌伸o止開始滾下,并且做了上百次.假設(shè)某次實驗伽利略是這樣做的:在斜面上任取三個位置A、B、C.讓小球分別由A、B、C滾下,如圖所示,A、B、C與斜面底端的距離分別為s1、s2、s3,小球由A、B、C運動到斜面底端的時間分別為t1、t2、t3,小球由A、B、C運動到斜面底端時的速度分別為v1,v2、v3,則下列關(guān)系式中正確并且是伽利略用來證明小球沿光滑斜面向下運動是勻變速直線運動的是( 。
A.$\frac{{s}_{1}}{{t}_{1}^{2}}$=$\frac{{s}_{2}}{{t}_{2}^{2}}$=$\frac{{s}_{3}}{{t}_{3}^{2}}$B.$\frac{{v}_{1}}{2}$=$\frac{{v}_{2}}{2}$=$\frac{{v}_{3}}{2}$
C.$\frac{{v}_{1}}{{t}_{1}}$=$\frac{{v}_{2}}{{t}_{2}}$=$\frac{{v}_{3}}{{t}_{3}}$D.s1-s2=s2-s1

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

11.如圖所示,勻強磁場B1垂直水平光滑金屬導軌平面向下,垂直導軌放置的導體棒ab在平行于導軌的外力F作用下做勻加速直線運動,通過兩線圈感應出電壓,使電壓表示數(shù)U保持不變.已知變阻器最大阻值為R,且是定值電阻R2的三倍,平行金屬板MN相距為d.在電場作用下,一個帶正電粒子從O1由靜止開始經(jīng)O2小孔垂直AC邊射入第二個勻強磁場區(qū),該磁場的磁感應強度為B2,方向垂直紙面向外,其下邊界AD距O1O2連線的距離為h.已知場強B2=B,設(shè)帶電粒子的電荷量為q、質(zhì)量為m,則高度h=,請注意兩線圈繞法,不計粒子重力.求:

(1)試判斷拉力F能否為恒力以及F的方向(直接判斷);
(2)調(diào)節(jié)變阻器R的滑動頭位于最右端時,MN 兩板間電場強度多大?
(3)保持電壓表示數(shù)U不變,調(diào)節(jié)R的滑動頭,帶電粒子進入磁場B2后都能擊中AD邊界,求粒子打在AD邊界上的落點距A點的距離范圍.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

18.如圖所示,間距為L的平行光滑金屬導軌與水平面的夾角為θ,導軌電阻不計.導體棒ab、cd垂直導軌放置,棒長均為L,電阻均為R,且與導軌電接觸良好.a(chǎn)b棒處于垂直導軌平面向上、磁感應強度B1隨時間均勻增加的勻強磁場中.Cd棒質(zhì)量為m,處于垂直導軌平面向上、磁感應強度恒為B2的勻強磁場中,恰好保持靜止.a(chǎn)b棒在外力作用下也保持靜止,重力加速度為g.
(1)求通過cd棒中的電流大小和方向.
(2)在t0時間內(nèi),通過ab棒的電荷量q和ab棒產(chǎn)生的熱量Q.
(3)若零時刻B1等于零,ab棒與磁場B1下邊界的距離為L0,求磁感應強度B1隨時間t的變化關(guān)系.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

8.如圖所示,質(zhì)量為M、長度為l的小車靜止在光滑的水平面上.質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點)放在小車的最左端.現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上,使物塊從靜止開始做勻加速直線運動.物塊和小車之間的摩擦力為f.物塊滑到小車最右端時,小車運動的距離為s.在這個過程中,下列說法正確的是( 。
A.物塊到達小車最右端時具有的動能為F(l+s)
B.物塊到達小車最右端時,小車具有的動能為fs
C.物塊克服摩擦力所做的功為f(l+s)
D.物塊和小車增加的機械能為fs

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

15.由某種合金材料制成粗細均勻的電阻絲,電阻Rx約為5Ω,現(xiàn)需測量該合金材料的電阻率,實驗提供如下材料:
A.電壓表V(量程3V,內(nèi)阻約3000Ω)
B.電流表A(量程1mA,內(nèi)阻30Ω)
C.定值電阻R1(阻值為0.05Ω)
D.定值電阻R2(阻值為3000Ω)
E.電源E (電動勢3V,內(nèi)阻不計)
F.滑動變阻器R0(最大電阻為2Ω,額定電流約5A)
G.開關(guān)S,導線若干

(1)實驗中,要求多測幾組數(shù)據(jù),請在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖,并在圖1中注明每個器材的字母符號;
(2)用螺旋測微器測得電阻絲的直徑d如圖2所示,則所用電阻絲的直徑d=0.300 mm;
(3)若實驗中測得的電阻絲的接入長度為L,電阻絲的直徑為d,電壓表V的示數(shù)為U0,電流表A表盤示數(shù)為I0,則該電阻絲的電阻率ρ=$\frac{πui6ocqo^{2}{U}_{0}}{2404{I}_{0}L}$(用L、d、I0、U0表示,以上各量均為國際單位)
(4)該電阻絲電阻小于(填“大于”、“等于”、“小于”)材料、質(zhì)量和長度均相同但粗細不均勻的電阻絲的電阻.

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12.電子擴束裝置由電子加速器、偏轉(zhuǎn)電場和偏轉(zhuǎn)磁場組成.偏轉(zhuǎn)電場由加了電壓的相距為d的兩塊水平平行放置的導體板形成,勻強磁場的左邊界與偏轉(zhuǎn)電場的右邊界相距為s,如圖甲所示.大量電子(其重力不計)由靜止開始,經(jīng)加速電場加速后,連續(xù)不斷地沿平行板的方向從兩板正中間射入偏轉(zhuǎn)電場.當兩板不帶電時,這些電子通過兩板之間的時間為2t0,當在兩板間加如圖乙所示的周期為2t0、幅值恒為U0的電壓時,所有電子均從兩板間通過,進入水平寬度為l,豎直寬度足夠大的勻強磁場中,最后通過勻強磁場打在豎直放置的熒光屏上.問:

(1)電子在剛穿出兩板之間時的最大側(cè)向位移與最小側(cè)向位移之比為多少?
(2)要使側(cè)向位移最大的電子能垂直打在熒光屏上,勻強磁場的磁感應強度為多少?
(3)在滿足第(2)問的情況下,打在熒光屏上的電子束的寬度為多少?(已知電子的質(zhì)量為m、電荷量為e)

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13.如圖所示,理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比n1:n2=1:10,副線圈與阻值R=20Ω的電阻相連,原線圈兩端所加的電壓u=20$\sqrt{2}$sin20πt(V),則( 。
A.交流電壓表的示數(shù)為20$\sqrt{2}$VB.副線圈輸出交流電的頻率為50Hz
C.電阻R上消耗的電功率為2kWD.副線圈中電流的最大值為1 A

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