Question

[选做题]
（1）已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数n=4能级状态，则

 

A．氢原子可能辐射6种频率的光子
B．氢原子可能辐射5种频率的光子
C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
（2）质量为M的小车左端放有质量为m的铁块且M＞m，以共同速度v沿光滑水平面向竖直墙运动，车与墙碰撞的时间极短，不计动能损失．铁块与小车之间的动摩擦因数μ，车长为L，铁块不会到达车的右端，最终相对静止．
①求小车与铁块的最终速度；
②求整个过程中摩擦生热是多少？

Answer 1

分析：能够理解氢原子的能级图．
知道发生光电效应的条件．
根据动量守恒定律列出等式解决问题．

解答：解：（1）氢原子可能辐射6种频率的光子，故A正确，B错误．
4→1，3→1，2→1，辐射光子能量大于钙的逸出功为2.7eV，故C正确，D错误．
故选AC．
（2）①车与墙碰后瞬间，小车的速度向左，大小是v，而铁块的速度未变，仍是v，方向向左．
根据动量守恒定律，车与铁块相对静止时的共同速度必向左，不会再次与墙相碰
Mv-mv=（m+M）v′
解得：v′=

(M-m)v

M+m

          
②根据能守恒定律
Q=

1

2

Mv²+

1

2

mv²-

1

2

（m+M）v′²
可求得摩擦生热是：Q=

2Mmv2

m+M

故答案为：（1）AC
（2）①求小车与铁块的最终速度

(M-m)v

M+m

；
②求整个过程中摩擦生热是

2Mmv2

m+M

点评：应用动量守恒定律时要清楚研究的对象和守恒条件．
把动量守恒和能量守恒结合起来列出等式求解是常见的问题．