Question

（1）如圖所示，根據(jù)玻爾理論，①、②、③是氫原子發(fā)生的三種可能的躍遷，與它們對應(yīng)的光譜線分別記為Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ．則下列光譜圖中，與上述光譜正確對應(yīng)的是哪個(gè)圖？（圖下方標(biāo)的數(shù)值表示以納米為單位的波長）

（2）如圖所示，EF為水平地面，0點(diǎn)左側(cè)是粗糙的，右側(cè)是光滑的，一輕質(zhì)彈簧右端固定在墻壁上，左端與靜止在0點(diǎn)、質(zhì)量為m的小物塊A連接，彈簧處于原長狀態(tài)．一質(zhì)量為2m的物塊B在大小為F的水平恒力作用下由C處從靜止開始向右運(yùn)動，已知物塊B與地面EO段間的滑動摩擦力大小為，物塊B運(yùn)動到O點(diǎn)與物塊A相碰并一起向右運(yùn)動（設(shè)碰撞時(shí)間極短），運(yùn)動到D點(diǎn)時(shí)撤去外力F．物塊B和物塊A可視為質(zhì)點(diǎn)．已知CO=5L，OD=L．求：

①撤去外力后彈簧的最大彈性勢能？
②從D點(diǎn)返回后，物塊B從O點(diǎn)開始向左運(yùn)動直到靜止所用的時(shí)間是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)能級差算出三種光子的能量，然后根據(jù)能量與波長關(guān)系，求出三種光的波長即可正確解答．
（2）①根據(jù)動能定理求出B物體運(yùn)動到O時(shí)的速度，碰撞過程由于內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，動量守恒，根據(jù)動量守恒求出碰后AB共同速度，然后根據(jù)功能關(guān)系求解．
②根據(jù)功能關(guān)系求出AB一起返回到O點(diǎn)時(shí)的速度，此后A與B將分離，對B根據(jù)動量定理可求出其停止所用時(shí)間．
解答：解：（1）由能級變化關(guān)系可知①②③種情況下向外放出的光子能量；波長、波速、頻率相關(guān)計(jì)算得頻率值，光子能量計(jì)算可知BCD錯(cuò)誤，A正確．
故選A．
（2）設(shè)B與A碰撞前速度為v，由動能定理得：

解得：
B與A在0點(diǎn)碰撞，設(shè)碰后共同速度為v₁，由動量守恒得：
2mv=（2m+m）v₁
解得：
碰后B和A一起運(yùn)動，當(dāng)它們的共同速度減小為零時(shí)，彈簧的彈性勢能最大，設(shè)為E_pm，則由能量守恒得：

解得：
故撤去外力后彈簧的最大彈性勢能為：．
（2）設(shè)A、B一起回到0點(diǎn)的速度為v₂．由機(jī)械能守恒有：

所以：
經(jīng)過0點(diǎn)后，B和A分離，B在滑動摩擦力的作用下做勻減速度直線運(yùn)動，設(shè)運(yùn)動時(shí)間為t₁，由動量定理得：

解得：
故從D點(diǎn)返回后，物塊B從O點(diǎn)開始向左運(yùn)動直到靜止所用的時(shí)間是：．
點(diǎn)評：本題難點(diǎn)在于（2）題，考查了動量守恒與功能關(guān)系的綜合應(yīng)用，注意把復(fù)雜的過程分解為多個(gè)小過程，同時(shí)A與B碰撞過程中有能量損失，這點(diǎn)也是很多學(xué)生容易忽視的．