Question

[選做題]
（1）已知金屬鈣的逸出功為2.7eV，氫原子的能級圖如圖所示，一群氫原子處于量子數n=4能級狀態(tài)，則

 

A．氫原子可能輻射6種頻率的光子
B．氫原子可能輻射5種頻率的光子
C．有3種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應
D．有4種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應
（2）質量為M的小車左端放有質量為m的鐵塊且M＞m，以共同速度v沿光滑水平面向豎直墻運動，車與墻碰撞的時間極短，不計動能損失．鐵塊與小車之間的動摩擦因數μ，車長為L，鐵塊不會到達車的右端，最終相對靜止．
①求小車與鐵塊的最終速度；
②求整個過程中摩擦生熱是多少？

Answer 1

分析：能夠理解氫原子的能級圖．
知道發(fā)生光電效應的條件．
根據動量守恒定律列出等式解決問題．

解答：解：（1）氫原子可能輻射6種頻率的光子，故A正確，B錯誤．
4→1，3→1，2→1，輻射光子能量大于鈣的逸出功為2.7eV，故C正確，D錯誤．
故選AC．
（2）①車與墻碰后瞬間，小車的速度向左，大小是v，而鐵塊的速度未變，仍是v，方向向左．
根據動量守恒定律，車與鐵塊相對靜止時的共同速度必向左，不會再次與墻相碰
Mv-mv=（m+M）v′
解得：v′=

(M-m)v

M+m

          
②根據能守恒定律
Q=

1

2

Mv²+

1

2

mv²-

1

2

（m+M）v′²
可求得摩擦生熱是：Q=

2Mmv2

m+M

故答案為：（1）AC
（2）①求小車與鐵塊的最終速度

(M-m)v

M+m

；
②求整個過程中摩擦生熱是

2Mmv2

m+M

點評：應用動量守恒定律時要清楚研究的對象和守恒條件．
把動量守恒和能量守恒結合起來列出等式求解是常見的問題．