Question

（1）如圖所示為康普頓效應示意圖，光子與一個靜止的電子發生碰撞，圖中標出了碰撞后電子的運動方向．設碰前光子頻率為v，碰后為v′，則關于光子碰后的運動方向和頻率的說法中正確的是

 

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，質量為3m、長度為L的木塊置于光滑的水平面上，質量為m的子彈以初速度v₀水平向右射入木塊，穿出木塊時速度為

2

5

v0，設木塊對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v₀）水平向右運動，子彈仍以初速度v₀水平向右射入木塊．如果子彈恰能穿透木塊，求此過程所經歷的時間．

Answer 1

分析：（1）光子與一個靜止的電子碰撞過程滿足動量守恒，據此可求出光子碰后的運動方向，碰撞過程光子能量減小，因此頻率減小．
（2）①根據子彈和木塊作用過程動量守恒列方程即可求解．
②對木塊根據動能定理列出方程即可解答，注意木塊和子彈的位移關系．
③弄清它們的作用過程以及功能關系，對木塊根據動量定理，以及功能關系列方程，即可求解．

解答：解：（1）光子與電子碰撞過程滿足動量守恒，總動量與碰前光子動量方向一致大小相等，故光子可能的運動方向為②方向，故A錯誤，B正確；
碰撞過程光子能量減小，因此頻率減小，故CD錯誤；
故選B．
（2）①子彈和木塊作用過程中動量守恒，有：
       mv0=m

2

5

v0+3mv，
       解得：v=

v0

5

．
故求子彈穿透木塊后，木塊速度的大小為：v=

v0

5

．
②根據木塊和子彈之間的位移關系可知，如木塊位移為：s，則子彈的位移為：s+L，根據動能定理有：
對子彈和木塊分別有：f(s+L)=

1

2

m[v02-(

2

5

v0)2]，fs=

1

2

×3mv2，
解之得：s=

L

6

，f=

9mv02

25L

．
故子彈穿透木塊的過程中，木塊滑行的距離s=

L

6

．
③對木塊根據動量定理和功能關系有：
ft=m(v0-u)，f(ut+L)=

1

2

m(v02-u2)
解之得：t=

5 2 L

3v0

．
故該過程所經歷的時間：t=

5 2 L

3v0

．

點評：本題考查了動量守恒定律和功能關系在近代物理和子彈打木塊模型中的應用，注意研究對象的選取和功能關系的應用．