Question

（1）如圖所示為康普頓效應(yīng)示意圖，光子與一個(gè)靜止的電子發(fā)生碰撞，圖中標(biāo)出了碰撞后電子的運(yùn)動(dòng)方向．設(shè)碰前光子頻率為v，碰后為v′，則關(guān)于光子碰后的運(yùn)動(dòng)方向和頻率的說(shuō)法中正確的是______
A、可能沿圖中①方向
B、可能沿圖中②方向
C、v=v′
D、v＜v′
（2）如圖所示，質(zhì)量為3m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的木塊置于光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以初速度v水平向右射入木塊，穿出木塊時(shí)速度為，設(shè)木塊對(duì)子彈的阻力始終保持不變．
①求子彈穿透木塊后，木塊速度的大小；
②求子彈穿透木塊的過(guò)程中，木塊滑行的距離s；
③若改將木塊固定在水平傳送帶上，使木塊始終以某一恒定速度（小于v）水平向右運(yùn)動(dòng)，子彈仍以初速度v水平向右射入木塊．如果子彈恰能穿透木塊，求此過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間．

Answer 1

【答案】分析：（1）光子與一個(gè)靜止的電子碰撞過(guò)程滿足動(dòng)量守恒，據(jù)此可求出光子碰后的運(yùn)動(dòng)方向，碰撞過(guò)程光子能量減小，因此頻率減小．
（2）①根據(jù)子彈和木塊作用過(guò)程動(dòng)量守恒列方程即可求解．
②對(duì)木塊根據(jù)動(dòng)能定理列出方程即可解答，注意木塊和子彈的位移關(guān)系．
③弄清它們的作用過(guò)程以及功能關(guān)系，對(duì)木塊根據(jù)動(dòng)量定理，以及功能關(guān)系列方程，即可求解．
解答：解：（1）光子與電子碰撞過(guò)程滿足動(dòng)量守恒，總動(dòng)量與碰前光子動(dòng)量方向一致大小相等，故光子可能的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)棰诜较颍�故A錯(cuò)誤，B正確；
碰撞過(guò)程光子能量減小，因此頻率減小，故CD錯(cuò)誤；
故選B．
（2）①子彈和木塊作用過(guò)程中動(dòng)量守恒，有：
       ，
       解得：．
故求子彈穿透木塊后，木塊速度的大小為：．
②根據(jù)木塊和子彈之間的位移關(guān)系可知，如木塊位移為：s，則子彈的位移為：s+L，根據(jù)動(dòng)能定理有：
對(duì)子彈和木塊分別有：，
解之得：．
故子彈穿透木塊的過(guò)程中，木塊滑行的距離．
③對(duì)木塊根據(jù)動(dòng)量定理和功能關(guān)系有：

解之得：．
故該過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間：．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了動(dòng)量守恒定律和功能關(guān)系在近代物理和子彈打木塊模型中的應(yīng)用，注意研究對(duì)象的選取和功能關(guān)系的應(yīng)用．