Question

（1）如图所示为康普顿效应示意图，光子与一个静止的电子发生碰撞，图中标出了碰撞后电子的运动方向．设碰前光子频率为v，碰后为v′，则关于光子碰后的运动方向和频率的说法中正确的是

 

A、可能沿图中①方向
B、可能沿图中②方向
C、v=v′
D、v＜v′
（2）如图所示，质量为3m、长度为L的木块置于光滑的水平面上，质量为m的子弹以初速度v₀水平向右射入木块，穿出木块时速度为

2

5

v0，设木块对子弹的阻力始终保持不变．
①求子弹穿透木块后，木块速度的大小；
②求子弹穿透木块的过程中，木块滑行的距离s；
③若改将木块固定在水平传送带上，使木块始终以某一恒定速度（小于v₀）水平向右运动，子弹仍以初速度v₀水平向右射入木块．如果子弹恰能穿透木块，求此过程所经历的时间．

Answer 1

分析：（1）光子与一个静止的电子碰撞过程满足动量守恒，据此可求出光子碰后的运动方向，碰撞过程光子能量减小，因此频率减小．
（2）①根据子弹和木块作用过程动量守恒列方程即可求解．
②对木块根据动能定理列出方程即可解答，注意木块和子弹的位移关系．
③弄清它们的作用过程以及功能关系，对木块根据动量定理，以及功能关系列方程，即可求解．

解答：解：（1）光子与电子碰撞过程满足动量守恒，总动量与碰前光子动量方向一致大小相等，故光子可能的运动方向为②方向，故A错误，B正确；
碰撞过程光子能量减小，因此频率减小，故CD错误；
故选B．
（2）①子弹和木块作用过程中动量守恒，有：
       mv0=m

2

5

v0+3mv，
       解得：v=

v0

5

．
故求子弹穿透木块后，木块速度的大小为：v=

v0

5

．
②根据木块和子弹之间的位移关系可知，如木块位移为：s，则子弹的位移为：s+L，根据动能定理有：
对子弹和木块分别有：f(s+L)=

1

2

m[v02-(

2

5

v0)2]，fs=

1

2

×3mv2，
解之得：s=

L

6

，f=

9mv02

25L

．
故子弹穿透木块的过程中，木块滑行的距离s=

L

6

．
③对木块根据动量定理和功能关系有：
ft=m(v0-u)，f(ut+L)=

1

2

m(v02-u2)
解之得：t=

5 2 L

3v0

．
故该过程所经历的时间：t=

5 2 L

3v0

．

点评：本题考查了动量守恒定律和功能关系在近代物理和子弹打木块模型中的应用，注意研究对象的选取和功能关系的应用．