(2)如图,在足够长的光滑水平面上,物体A、B、C位于同一直线上,A位于B、C之间.A的质量为m,B、C的质量都为M,三者均处于静止状态.现使A以某一速度向右运动,求m和M之间应满足什么条件,才能使A只与B、C各发生一次碰撞.设物体间的碰撞都是弹性的.
hνW0hW0解析:(1)根据光电效应方程Ekm=hν-W0及Ekm=eUc得Uc=-,故=k,b=-,
eeee得h=ek,W0=-eb.
(2)A向右运动与C发生第一次碰撞,碰撞过程中,系统的动量守恒、机械能守恒.设速度方向向右为正,开始时A的速度为v0,第一次碰撞后C的速度为vC1,A的速度为vA1.由动量守恒定律和机械能守恒定律得
mv0=mvA1+MvC1① 121212
mv=mv+Mv② 202A12C1联立①②式得 m-MvA1= v0③
m+M2mvC1= v0④
m+M
如果m>M,第一次碰撞后,A与C速度同向,且A的速度小于C的速度,不可能与B发生碰撞;如果m=M,第一次碰撞后,A停止,C以A碰前的速度向右运动,A不可能与B发生碰撞;所以只需考虑m 第一次碰撞后,A反向运动与B发生碰撞.设与B发生碰撞后,A的速度为vA2,B的速度为vB1,同样有 ?m-M?2m-M vA2= vA1=??v0⑤ m+Mm+M?? 根据题意,要求A只与B、C各发生一次碰撞,应有 vA2≤vC1⑥ 联立④⑤⑥式得 m2+4mM-M2≥0 解得m≥(5-2)M 另一解m≤-(5+2)M舍去. 所以,m和M应满足的条件为 (5-2)M≤m 答案:(1)ek -eb (2)(5-2)M≤m<M