2011屆高三物理一輪復(fù)習(xí)優(yōu)化測(cè)控試題 量子論初步、原子和原子核(38套)_第1頁(yè)
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1、2011屆高三物理一輪復(fù)習(xí)同步優(yōu)化測(cè)控試題第十五單元近代物理初步第73講量子論初步1.下表給出了一些金屬材料的逸出功.材料銫鈣鎂鈹鈦逸出功(×1019 J)3.04.35.96.26.6現(xiàn)用波長(zhǎng)為400 nm的單色光照射上述材料,能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料有(普朗克常量h6.63×1034 J·s,光速c3.0×108 m/s)()A.2種B.3種C.4種D.5種解析:400 nm光子的能量為:Eh4.97×1019 J故可使銫、鈣發(fā)生光電效應(yīng).答案:A2.已知?dú)湓拥哪芗?jí)為:E113.6 eV,E23.4 eV,E31.51 eV,E40.85 e

2、V.現(xiàn)用光子能量介于11 eV12.5 eV之間的某單色光去照射一群處于基態(tài)的氫原子,則下列說(shuō)法正確的是()A.照射光的光子一定會(huì)被某一能級(jí)態(tài)的氫原子吸收B.照射光的光子可能會(huì)被幾個(gè)能級(jí)態(tài)的氫原子吸收C.激發(fā)后的氫原子發(fā)射的不同能量的光子最多有3種D.激發(fā)后的氫原子發(fā)射的不同能量的光子最多有2種解析:?jiǎn)紊獾哪芰康扔贓1E211.2 eV或E1E312.09 eV時(shí)才能被基態(tài)原子吸收,此外不能被吸收,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤.若光子能量為12.09 eV時(shí),被激發(fā)后的氫原子處于n3能級(jí),可能發(fā)射3種光子,故選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤.答案:C3.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,在光屏處放上照相底片,若減弱光的強(qiáng)度使光子只能

3、一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,如果曝光時(shí)間不太長(zhǎng),底片上只能出現(xiàn)一些無(wú)規(guī)則的亮點(diǎn);如果曝光時(shí)間足夠長(zhǎng),底片上就會(huì)出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋.下列與這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相關(guān)的分析中,不正確的是()A.曝光時(shí)間不長(zhǎng)時(shí),光的能量太小,底片上的條紋看不清楚,故出現(xiàn)無(wú)規(guī)則的亮B.單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有確定的軌道C.干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會(huì)較多的地方D.只有大量光子才能表現(xiàn)出波動(dòng)性解析:少量的光子表現(xiàn)為粒子性,波動(dòng)性不明顯,大量的光子才表現(xiàn)為波動(dòng)性,光子表現(xiàn)的波動(dòng)性為一種概率波,故選項(xiàng)B、C、D正確.答案:A4.可見(jiàn)光的光子能量在1.61 eV3.10 eV 范圍內(nèi),若氫原子從高能級(jí)躍遷到量子數(shù)為n的低能級(jí)的譜

4、線中有可見(jiàn)光,根據(jù)如圖所示的氫原子能級(jí)圖可判斷n為2007年高考·重慶理綜卷()A.1B.2C.3D.4解析:由題圖可以看出,若n1,則由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),釋放出的光子的最小能量EE2E110.2 eV;若n2,則由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)釋放出的光子的最小能量EE3E21.89 eV;若n3,則釋放光子的最大能量E1.51 eV.由此可知,只有選項(xiàng)B正確.答案:B5.圖示是利用光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理示意圖,用一定強(qiáng)度的某頻率的可見(jiàn)光照射光電管的陰極K,電流表中有電流通過(guò),則()A.若將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到a端,電流表中一定無(wú)電流通過(guò)B.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由a端向b端滑動(dòng)

5、的過(guò)程中,電流表的示數(shù)可能會(huì)減小C.將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭置于b端,改用紫外線照射陰極K,電流表中一定有電流通過(guò)D.若將電源反接,光電管中一定無(wú)電流通過(guò)解析:若滑動(dòng)觸頭移到a端,UKA0,但由于光電子具有初動(dòng)能向A端運(yùn)動(dòng),電流表中仍有電流通過(guò),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在滑動(dòng)觸頭由a端向b端滑動(dòng)的過(guò)程中電流增大,達(dá)到飽和電流后不變,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;紫外線的頻率大于可見(jiàn)光,一定有光電流,故選項(xiàng)C正確;電源反接后,若UKA,仍有光電流通過(guò),故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:C6.氫原子處于基態(tài)時(shí),原子能量E113.6 eV,已知電子的電荷量e1.6×1019 C,質(zhì)量m0.91×1030 kg,普朗克常量

6、h6.63×1034 J·s,處于量子數(shù)為n的氫原子具有的能量En(n1,2,3).(1)若要使處于n2的氫原子電離,則至少要用多大頻率的電磁波照射?(2)已知鈉的極限頻率為6.00×1014 Hz,今用一群處于n4的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)射的光譜照射鈉,試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明有幾條光譜線可使鈉發(fā)生光電效應(yīng).解析:(1)要使處于n2的氫原子電離,照射光的光子能量應(yīng)能使電子從第2能級(jí)躍遷到無(wú)限遠(yuǎn)處,最小頻率的電磁波的光子能量應(yīng)為:h0得:8.21×1014 Hz.(2)由于鈉的極限頻率為6.00×1014 Hz,則能使鈉發(fā)生光電效應(yīng)的光子的能量至少為:E0h

7、eV2.486 eV由EEmEn(mn)知,處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷可能輻射出的光子的能量分別為:E430.66 eVE422.55 eVE41E112.75 eVE321.89 eVE31E112.09 eVE21E110.2 eV故能使鈉發(fā)生光電效應(yīng)的有4條譜線.答案:(1)8.21×1014 Hz(2)4第74講原子和原子核體驗(yàn)成功1.氫有三種同位素,分別是氕 H、氘 H、氚 H,則下列說(shuō)法正確的是()A.它們的質(zhì)子數(shù)相等B.它們的核外電子數(shù)相等C.它們的核子數(shù)相等D.它們的中子數(shù)相等答案:AB2.下列說(shuō)法正確的是()A.瑪麗·居里首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模

8、型B.盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子C.查德威克在原子核人工轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了中子D.愛(ài)因斯坦為解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律提出了光子說(shuō)解析:瑪麗·居里首先發(fā)現(xiàn)了放射性元素鐳,而不是提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)電子,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)物理學(xué)史可知選項(xiàng)C、D正確.答案:CD3.為了探究宇宙起源,“阿爾法磁譜儀”(AMS)將在太空中尋找“反物質(zhì)”.所謂“反物質(zhì)”是由“反粒子”構(gòu)成的.“反粒子”與其對(duì)應(yīng)的正粒子具有相同的質(zhì)量和相同的電荷量,但電荷的符號(hào)相反.由此可知反氫原子是()A.由1個(gè)帶正電荷的質(zhì)子和1個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成B.由1個(gè)帶負(fù)電荷的反質(zhì)子

9、和1個(gè)帶正電荷的正電子構(gòu)成C.由1個(gè)帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和1個(gè)帶負(fù)電荷的電子構(gòu)成D.由1個(gè)不帶電的中子和1個(gè)帶正電荷的正電子構(gòu)成解析:氫原子由一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子組成,根據(jù)“反物質(zhì)”和“反粒子”的概念,可知反氫原子由一個(gè)帶負(fù)電荷的反質(zhì)子和一個(gè)帶正電荷的正電子組成,故選項(xiàng)B正確.答案:B4.盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型.如圖所示,虛線表示原子核所形成的電場(chǎng)的等勢(shì)線,實(shí)線表示一個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡.在粒子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)再運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.動(dòng)能先增大,后減小B.電勢(shì)能先減小,后增大C.電場(chǎng)力先做負(fù)功,后做正功,總功為零D.加速度先變小,后變大解析:粒子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到

10、b點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功,動(dòng)能減小,電勢(shì)能增大;從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增大,電勢(shì)能減小,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;a與c在同一等勢(shì)面上,故ac的過(guò)程中電場(chǎng)力做的總功為零,故選項(xiàng)C正確;越靠近原子核,粒子受到的電場(chǎng)力越大,加速度越大,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:C5.目前,普遍認(rèn)為質(zhì)子和中子都是由被稱(chēng)為u夸克和d夸克的兩類(lèi)夸克組成,u夸克所帶的電荷量為e,d夸克所帶的電荷量為e,e為元電荷.則下列論斷中,可能正確的是()A.質(zhì)子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成,中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成B.質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成,中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成C.質(zhì)子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組

11、成,中子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成D.質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成,中子由1個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成解析:質(zhì)子帶電荷量為e,中子不帶電,故質(zhì)子由2個(gè)u夸克和1個(gè)d夸克組成;中子由1個(gè)u夸克和2個(gè)d夸克組成.答案:B6.盧瑟福通過(guò)實(shí)驗(yàn),推斷原子中間有一個(gè)很小的核,并由此提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型.圖甲中的四條線表示粒子運(yùn)動(dòng)的可能軌跡,請(qǐng)?jiān)趫D中完成中間兩條粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡. 解析: 甲 乙在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中,觀察到了離原子核較近的那些粒子的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了很大改變,有的甚至完全反彈.由此,盧瑟福提出原子中間存在聚集著全部正電荷和幾乎所有的原子質(zhì)量的核式結(jié)構(gòu).中間兩條粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示.

12、答案:粒子散射如圖乙所示金典練習(xí)三十七量子論初步原子和原子核選擇題部分共10小題,每小題6分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.1.在粒子散射實(shí)驗(yàn)中,粒子可以表示為He,則He中的4和2分別表示()A.4為核子數(shù),2為中子數(shù)B.4為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和,2為質(zhì)子數(shù)C.4為核外電子數(shù),2為中子數(shù)D.4為中子數(shù),2為質(zhì)子數(shù)答案:B2.關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.不僅光子具有波粒二象性,一切運(yùn)動(dòng)的微觀粒子都具有波粒二象性B.高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子跟光子一樣,它們都不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象C.波粒二象性中的波動(dòng)性,是大量光子或大量高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子的行為,

13、這種波動(dòng)性與機(jī)械波在本質(zhì)上是完全不相同的D.波動(dòng)性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的,但在微觀現(xiàn)象中是統(tǒng)一的解析:在微觀領(lǐng)域,各種粒子均具有波粒二象性,即出現(xiàn)各個(gè)位置的概率不同,均會(huì)出現(xiàn)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū),形成干涉、衍射現(xiàn)象;從公式Eh可知,微觀粒子的波動(dòng)性和粒子性是統(tǒng)一的,故選項(xiàng)A、C、D正確答案:B3.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,下列結(jié)果正確的是()A.當(dāng)光照時(shí)間增大為原來(lái)的兩倍時(shí),光電流強(qiáng)度也增大為原來(lái)的兩倍B.當(dāng)入射光頻率增大為原來(lái)的兩倍時(shí),光電子的最大初動(dòng)能也增大為原來(lái)的兩倍C.當(dāng)入射光的強(qiáng)度增大為原來(lái)的兩倍時(shí),可能不產(chǎn)生光電效應(yīng)D.當(dāng)入射光的波長(zhǎng)增大為原來(lái)的兩倍時(shí),單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)量也

14、增大為原來(lái)的兩倍解析:電流是瞬時(shí)量,與時(shí)間的積累無(wú)關(guān),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由EkhW逸可知,Ekh·2W逸,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)入射光的頻率小于極限頻率時(shí),無(wú)論入射光的強(qiáng)度多大都不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),故選項(xiàng)C正確;當(dāng)入射光的波長(zhǎng)增大為原來(lái)的兩倍時(shí),有可能不發(fā)生光電效應(yīng),故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:C4.在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中,某一粒子經(jīng)過(guò)某一金原子核附近的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的實(shí)線所示.圖中P、Q是軌跡上的兩點(diǎn),虛線是經(jīng)過(guò)P、Q兩點(diǎn)并與軌跡相切的直線,兩虛線和軌跡將平面分為四個(gè)區(qū)域.不考慮其他原子核和粒子的作用,則原子核的位置()A.一定在區(qū)B.可能在區(qū)C.可能在區(qū) D.一定在區(qū)解析:原子核和粒子的庫(kù)侖力沿兩

15、者連線方向,以P和Q兩點(diǎn)為例,庫(kù)侖力又應(yīng)指向軌跡曲線“凹”的一側(cè),滿(mǎn)足要求的只有區(qū).答案:A5.分別用波長(zhǎng)為和的單色光照射同一金屬板,發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能之比為12,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,則此金屬板的逸出功為()A.B.C.hcD.解析:由光電效應(yīng)方程得:W2(W)解得:W.答案:B6.如圖所示,a、b、c分別表示氫原子不同能級(jí)間的三種躍遷,發(fā)生a、b、c三種躍遷時(shí),釋放光子的波長(zhǎng)分別是a、b、c,則下列說(shuō)法正確的是()A.從n3能級(jí)躍遷到n1能級(jí)時(shí),釋放光子的波長(zhǎng)可表示為bB.從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)時(shí),核外電子的電勢(shì)能減小,動(dòng)能也減小C.若用波長(zhǎng)為a的光照射某金屬恰好

16、能發(fā)生光電效應(yīng),則波長(zhǎng)為c的光照射該金屬時(shí)也一定能發(fā)生光電效應(yīng)D.若用11 eV的光子照射時(shí),至少可以使處于某一能級(jí)上的氫原子吸收光子而發(fā)生躍遷解析:由波爾理論可知hE2E1,hE3E2,hE3E1hc()可得:b故選項(xiàng)A正確.從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)電子的電勢(shì)能減小,動(dòng)能增大,總能量減小,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤.hh,故波長(zhǎng)為c的光不一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.氫原子任意兩能級(jí)之差都不等于11 eV,故11 eV的光子不能使任一能級(jí)的氫原子發(fā)生躍遷,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:A7.使氫原子能級(jí)受激發(fā)躍遷有兩種途徑光照和實(shí)物粒子撞擊.氫原子輻射能量時(shí)每個(gè)原子的每一次躍遷輻射一個(gè)光子.欲使處于基態(tài)的

17、氫原子激發(fā),下列措施可行的是(E113.6 eV,En)()A.用10.2 eV的光子照射 B.用11 eV的光子照射C.用14 eV的光子照射 D.用11 eV的電子碰撞解析:氫原子能級(jí)躍遷時(shí),只能吸收能量值剛好等于某兩能級(jí)之差的光子,故選項(xiàng)A正確.對(duì)于14 eV的光子,其能量大于氫原子的電離能(13.6 eV),足以使氫原子電離,故選項(xiàng)C正確.用電子去碰撞氫原子時(shí),入射電子的動(dòng)能可全部或部分被氫原子吸收,所以只要入射電子的動(dòng)能大于或等于基態(tài)和某個(gè)激發(fā)態(tài)量的能量之差,也可使氫原子激發(fā),故選項(xiàng)D正確.答案:ACD8.氦原子被電離一個(gè)核外電子,形成類(lèi)似氫結(jié)構(gòu)的氦離子.已知基態(tài)的氦離子能量E154

18、.4 eV,氦離子能級(jí)的示意圖如圖所示.在具有下列能量的光子中,不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是()A.40.8 eVB.43.2 eVC.51.0 eVD.54.4 eV解析:大于等于基態(tài)能級(jí)的絕對(duì)值或等于兩能級(jí)差的光子能被吸收,選B.答案:B9.某同學(xué)采用了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)研究光電效應(yīng)現(xiàn)象.當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時(shí),會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象.閉合開(kāi)關(guān)S,在陽(yáng)極A和陰極K之間加上反向電壓,通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓,直至電流計(jì)中電流恰為零,此電壓表的電壓值U稱(chēng)為反向截止電壓,根據(jù)反向截止電壓,可以計(jì)算到光電子的最大初動(dòng)能Ekm.現(xiàn)分別用頻率為1和2的單色光照射陰極,測(cè)量到反

19、向截止電壓分別為U1和U2,設(shè)電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,則下列關(guān)系式正確的是()A.頻率為1的光照射時(shí),光電子的最大初速度vB.陰極K金屬的逸出功Wh1eU1C.陰極K金屬的極限頻率0D.普朗克常數(shù)h解析:反向截止電壓的物理意義為恰好使具有最大初動(dòng)能的光電子不能達(dá)到A極,由此得eU1mvh1W;eU2mvh2W.故選項(xiàng)A、B正確.又因?yàn)榻饘俚囊莩龉h0,故有:eU1h1h0eU2h2h0解得:0h故選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確.答案:ABD10.氫原子的能級(jí)如圖所示,已知可見(jiàn)光的光子能量范圍約為1.62 eV3.11 eV,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.處于n3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線,并發(fā)生

20、電離B.大量氫原子從高能級(jí)向n3能級(jí)躍遷時(shí),發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng)C.大量處于n4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),可能發(fā)出6種不同頻率的光D.大量處于n4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),可能發(fā)出3種不同頻率的可見(jiàn)光解析:處于n3能級(jí)的氫原子吸收光子而發(fā)生電離的最小能量是1.51 eV,又因紫外線的頻率大于可見(jiàn)光的頻率,所以紫外線的光子能量E3.11 eV,故選項(xiàng)A正確.由能級(jí)躍遷理論知,氫原子由高能級(jí)向n3能級(jí)躍遷時(shí),發(fā)出光子的能量E1.51 eV,所以發(fā)出光子能量小于可見(jiàn)光的光子能量.由Eh知,發(fā)出光子頻率小于可見(jiàn)光的光子頻率,發(fā)出光子為紅外線,具有較強(qiáng)的熱效應(yīng),故選項(xiàng)B正確.由能級(jí)躍遷理論知,n

21、4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),最多可發(fā)出6種不同頻率的光子,故選項(xiàng)C正確.由能級(jí)躍遷理論知,大量處于n4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),發(fā)出光子的能量分別為:0.66 eV(43),2.55 eV(42),12.75 eV(41),1.89 eV(32),12.09 eV(31),10.2 eV(21),所以只有32和42躍遷時(shí)發(fā)出的2種頻率的光子屬于可見(jiàn)光,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:D非選擇題部分共3小題,共40分.11.(13分)德國(guó)物理學(xué)家弗蘭克林和赫茲進(jìn)行過(guò)氣體原子激發(fā)的實(shí)驗(yàn)研究.如圖甲所示,他們?cè)陉帢O射線管中充入要考察的汞蒸氣,陰極發(fā)射出的電子經(jīng)陰極K和柵極R之間的電壓UR加速,電子到達(dá)柵極R時(shí),電場(chǎng)力做的功為eUR.此后電子通過(guò)柵極R和陽(yáng)極A之間的減速電壓UA.通過(guò)陽(yáng)極的電流如圖乙所示,隨著加速電壓增大,陽(yáng)極電流在短時(shí)間內(nèi)也增大,但是電壓達(dá)到一個(gè)特定的值UR后,觀察到電流突然減小.在這個(gè)電壓值上,電子的能量剛好能夠激發(fā)和它們碰撞的原子.而參加碰撞的電子放出能量,速度減小,因此到達(dá)不了陽(yáng)極,陽(yáng)極電流減小.eUR即為基態(tài)氣體原子的激發(fā)能.得到汞原子的各個(gè)能級(jí)比基態(tài)高以下能量值:4.88 eV,6.68 eV,8.87 eV,10.32 eV.由此可知圖乙中的U1V,U2V.甲乙解析:由題意知,eUREnE1時(shí)電流突然減小,則:U14.88 eV,U26.6

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