Question

（1）如图所示，轻弹簧一端固定在墙上，另一端连一挡板，挡板的质量为m，一物体沿光滑水平面以一定的速度撞向挡板，物体质量为M，物体与挡板相接触的一面都装有尼龙搭扣，使得它们相撞后立即粘连在一起，若碰撞时间极短（即极短时间内完成粘连过程），则对物体M、挡板m和弹簧组成的系统，下面说法中正确的是：

ACD

A．在M与m相撞的过程中，系统的动量守恒而机械能不守恒
B．在M与m相撞的过程中，系统的动量不守恒而机械能守恒
C．从M与m开始接触到弹簧被压缩到最短的过程中，系统的动量和机械能都不守恒
D．从M与m相撞后到弹簧第一次恢复原长的过程中，系统的动量不守恒而机械能守恒
（2）大量的氢原子处于n=2的激发态，当它们跃迁回基态时，将放出大量光子，用这些光予照射金属铯时．求：
（1）从铯表面飞出的电子的最大初动能是多少电了伏？（已知氢原子基态能量为-13.6eV，铯的逸出功为1.88eV）
（2）这些电子的截止电压是多少？

Answer 1

分析：（1）当系统所受的外力之和为零时，系统动量守恒；根据系统机械能守恒的条件判断系统机械能是否守恒．
（2）根据能级跃迁满足的规律求出释放的光子能量，结合光电效应方程求出光电子的最大初动能．
根据光电子的最大初动能，根据动能定理求出截止电压的大小．

解答：解：（1）A、在M与m相撞的过程中，有能量损失，所以系统机械能不守恒．碰撞的瞬间，由于时间极短，内力远大于外力，系统动量守恒．故A正确，B错误．
C、从M与m开始接触到弹簧被压缩到最短的过程中，墙壁对系统有作用力，即系统所受的外力之和不为零，系统动量不守恒，由于碰撞的过程有能量损失，系统机械能不守恒．故C正确．
D、从M与m相撞后到弹簧第一次恢复原长的过程中，由于墙壁对系统有外力作用，系统动量不守恒，对系统而言，只有弹簧的弹力做功，系统机械能守恒．故D正确．
故选：ACD．
（2）①氢原子处于n=2的激发态，当它们跃迁回基态时，放出的光子能量为hv=

1

4

×E1-E1=-

3

4

E1=-

3

4

×(-13.6)eV=10.2eV．
根据光电效应方程得，光电子的最大初动能E_km=hv-W₀=10.2-1.88eV=8.32eV．
②根据动能定理得，E_km=eU_c
知截止电压为UC=

Ekm

e

=

8.32eV

e

=8.32V．
故答案为：（1）ACD；
（2）①从铯表面飞出的电子的最大初动能是8.32eV；
②截止电压8.32V．

点评：解决本题的关键掌握机械能守恒和动量守恒的条件，以及掌握光电效应方程和能级跃迁所满足的规律．