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,该双星系统的机械能EEkEpG0L2L
24.(1)①
G
22ke(2)①对于模型Ⅰ:kemvI,此时电子的动能EkⅠ22rrr
2
又因电势能EpI
k
e2ke2,所以EⅠEkⅠEpⅠr2r
2222对于模型Ⅱ:对电子有:kemv1,解得r1mv1r2ke2rr12222对于原子核有:keMv2,解得r2Mv2rke2r2r2
2222因为r1r2r,所以有mv1rMv2rrke2ke22ke2解得EkⅡ1mv121Mv2222r
e2ke2又因电势能EpⅡk,所以EⅡEkⅡEpⅡr2r
即模型Ⅰ、Ⅱ中系统的能量相等,均为②解法一:
222模型Ⅰ中:对于电子绕原子核的运动有kemvImvI,解得vIker2rmr2模型Ⅱ中:
ke22r
f22对电子有:kemvIImv,1IIr2r1
2解得vkeIIm1r2
对于原子核有:keMvMv,2r2r2因ω1ω2,所以mvⅡMv又因原子核的质量M远大于电子的质量m,所以vⅡv,所以可视为M静止不动,因此ω1ω2ω,即可视为vⅠvⅡ。故从线速度的角度分析模型Ⅰ的简化是合理的。②解法二:
222模型Ⅰ中:对于电子绕原子核的运动有kemvI,解得vIker2rmr
2
2
模型Ⅱ中:库仑力提供向心力:kemr12Mr22………(1)r2解得r1M;r2mm又因为r1r2r所以r1Mr2mMmM
2带入(1)式:keMm,rMm
2
ke2Mke2mvr2rmMmrmMM又因原子核的质量M远大于电子的质量m,所以vⅡv,所以可视为M静止不动;故从线速度的角度分析模型Ⅰ的简化是合理的。
所以:vr1Ⅱ
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