高考物理二轮复习提升训练波粒二象性和原子物理

提升训练19 波粒二象性和原子物理
1.氢原子辐射出一个光子后,根据玻尔理论,下列说法正确的是( )
A.电子绕核旋转的半径减小
B.氢原子的能量增大
C.氢原子的电势能增大
D.氢原子核外电子的速率增大
2.做“单缝衍射”实验和“双缝干涉”实验时,用激光比普通光源效果更好,图象更清晰。

如图甲所示,如果将感光元件置于光屏上,则不仅能在光屏上看到彩色条纹,还能通过感光元件中的信号转换,在电脑上看到光强的分布情况。

下列说法正确的是( )
A.做“单缝衍射”实验时,光强分布如图乙所示
B.做“单缝衍射”实验时,光强分布如图丙所示
C.做“双缝干涉”实验时,光强分布如图乙所示
D.做“双缝干涉”实验时,光强分布如图丙所示
3.如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标
4.27,与纵轴交点坐标0.5)。

由图可知( )
A.该金属的截止频率为4.30×1014 Hz
B.该金属的截止频率为5.5×1014 Hz
C.该图线的斜率表示普朗克常量
D.该金属的逸出功为 0.5 eV
4.如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出6种不同频率的光子,其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,则( )
A.6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的
B.在6种光子中,从n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子康普顿效应最明显
C.使n=4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量
D.若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应
5.如图所示,在光电效应实验中,某同学用相同频率的单色光,分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光
电管,结果都能发生光电效应。

图乙为其中一个光电管的遏止电压U c随入射光频率ν变化的函数关系图象。

对于这两个光电管,下列判断正确的是( )
A.因为材料不同逸出功不同,所以遏止电压U c不同
B.光电子的最大初动能不同
C.因为光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同,饱和光电流也可能相同
D.两个光电管的U c-ν图象的斜率可能不同
6.以下说法正确的是( )
A.费米主持建立了世界上第一个称为“核反应堆”的装置,首次通过可控制的链式反应实现了核能释放
B.β衰变的实质在于核内的中子转化成了一个质子和一个电子
C.α粒子散射实验是由汤姆生完成的
D.核力是短程力,是强相互作用力,每个核子只跟邻近的核子发生核力作用
7.下列说法正确的是( )
A.汤姆生做了α散射实验,表明原子具有核式结构
B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
C.光电效应的发生几乎是瞬时的,产生电流的时间不超过10-9 s
D.β衰变的实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子
8.下列说法正确的是( )
A.图甲中,当弧光灯发出的光照射到锌板上时,与锌板相连的验电器铝箔有张角,证明光具有粒子性
B.图乙为某金属在光的照射下,光电子最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象,当入射光的频率为2ν0时,产生的光电子的最大初动能为E
C.图丙中,用从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂,不能发生光电效应
D.图丁是放射性元素发出的射线在磁场中偏转示意图,射线c是β粒子流,它产生的机理是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
9.14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5 700年。

已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。

现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。

下列说法正确的是( )
A.该古木的年代距今约5 700年
B.12C、13C、14C具有相同的中子数
C.14C衰变为14N的过程中放出β射线
D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
10.关于原子核的结合能,下列说法正确的是( )
A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C.铯原子核Cs)的结合能小于铅原子核Pb)的结合能
D.比结合能越大,原子核越不稳定
11.放射性同位素电池是一种新型电池,它是利用放射性同位素衰变放出的高速带电粒子(α射线、β射线)与物质相互作用,射线的动能被吸收后转变为热能,再通过换能器转化为电能的一种装置。

其构造大致是最外层是由合金制成的保护层,次外层是防止射线泄漏的辐射屏蔽层,第三层是把热能转化成电能的换能器,
:
同位
素
90Sr 210Po 238Pu
射线βαα
半衰期28
年
138
天
89.6
年
若选择上述某一种同位素作为放射源,使用相同材料制成的辐射屏蔽层,制造用于执行长期航天任务的核电池,则下列论述正确的是( )
A.90Sr的半衰期较长,使用寿命较长,放出的β射线比α射线的贯穿本领弱,所需的屏蔽材料较薄
B.210Po的半衰期最短,使用寿命最长,放出的α射线比β射线的贯穿本领弱,所需的屏蔽材料较薄
C.238Pu的半衰期最长,使用寿命最长,放出的α射线比β射线的贯穿本领弱,所需的屏蔽材料较薄
D.放射性同位素在发生衰变时,出现质量亏损,但衰变前后的总质量数不变
12.
如图为氢原子能级的示意图,现有大量的氢原子处于n=3的激发态,下列说法正确的是( )
A.由n=2能级跃迁到n=1能级放出的光子频率最高
B.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
C.用0.68 eV的光子入射能使氢原子跃迁到n=4的激发态
D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属能发生光电效应
13.美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压U c与入射光频率的关系,描绘出图乙中的图象,由此算出普朗克常量h。

电子电荷量用e表示,下列说法正确的是( )
A.入射光的频率增大,为了测遏止电压,则滑动变阻器的滑片P应向M端移动
B.增大入射光的强度,光电子的最大初动能也增大
C.由U c-ν图象可知,这种金属的截止频率为νc
D.由U c-ν图象可求普朗克常量表达式为h=
14.黑体辐射的实验规律如图所示,由图可知( )
A.随温度升高,各种波长的辐射强度都增加
B.随温度降低,各种波长的辐射强度都增加
C.随温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
D.随温度降低,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
15.已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钾逸出的光电子具有较大的( )
A.波长
B.频率
C.能量
D.动量
答案：
1.AD 解析氢原子辐射出一个光子后,从高能级向低能级跃迁,氢原子的能量减小,轨道半径减小,A
正确;根据k=m,得轨道半径减小,电子速率增大,动能增大,由于氢原子能量减小,则氢原子电势能减小,
故D正确,B、C错误。

2.AD 解析双缝干涉条纹等间距,单缝衍射条纹一定不等间距,是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹。

做“单缝衍射”实验时,光强分布如题图乙所示,故A正确,B错误;做“双缝干涉”实验时,光强分布如题图丙所示,故C错误,D正确。

3.AC 解析图线在横轴上的截距为截止频率,A正确,B错误;由光电效应方程E k=hν-W0,可知图线的斜率为普朗克常量,C正确;金属的逸出功W0=hνc=eV≈1.78 eV,D错误。

4.BC 解析由E4-E1=h,得6种光子中由n=4能级跃迁到n=1能级的能量差最大,波长最短,所以A项
错误。

在6种光子中,从n=4能级跃迁到n=1能级时释放的光子的能量最大,则光子的波长最短,康普顿效应最明显,故B项正确。

由E∞-E4=0-(-0.85 eV)=0.85 eV,所以要使n=4能级的氢原子电离至少需0.85 eV 的能量,C项正确。

因为E2-E1=10.2 eV=hν1,E3-E2=1.89 eV=hν2,所以ν1>ν2,故D项错误。

5.ABC 解析由光电效应方程可知,因为材料不同逸出功不同,所以遏止电压U c不同,故A对;逸出功不同,光电子的最大初动能不同,故B对;光强影响饱和光电流,不同的光强饱和光电流可能相同,故C对;
斜率是,故一定相同,故D错。

6.ABD 解析α粒子散射实验是由卢瑟福主持完成的,不是汤姆生,故C错。

其余三项都是课本知识,是正确的。

7.BCD 解析本题考查原子物理、光电效应现象。

卢瑟福做了α散射实验,表明原子具有核式结构,A 错误;太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应,B正确;光电效应的发生几乎是瞬时的,产生电流的时间不超过10-9 s,C正确;β衰变的实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子,D正确。

8.AB 解析光子带有能量,锌板中的电子吸收光子后脱离锌板,锌板带有正电,验电器的金属箔张开,说明光具有粒子性,A正确;根据爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0,结合题图可知纵截距的绝对值代表的是逸出功,则W0=E=hν0,当入射光的频率为2ν0时,最大初动能为E k=2hν0-W0=E,B正确;根据能级跃迁公式得出题图丙中放出光子的能量为hν=E2-E1=10.2 eV>6.34 eV,所以能发生光电效应,C错误;β粒子流本质是电子,β粒子产生原理是原子核内的一个中子变成一个质子和一个电子,并不是核外电子,D错误。

9.AC 解析古木样品中14C正好是现代植物所制样品的二分之一,可知时间正好是5 700年,A正确。

12C中子数为6,13C中子数为7,14C中子数为8,B错误。

与14N相比,质量数一样而质子数少一个,可知发生的是β衰变,C正确。

半衰期与外界环境无关,D错误。

10.ABC 解析由原子核的结合能定义可知,原子核分解成自由核子时所需的最小能量为原子核的结合能,A正确。

重原子核的核子平均质量大于轻原子核的平均质量,因此原子核衰变产物的结合能之和一定大于衰变前的结合能,B正确。

铯原子核的核子数少,因此其结合能小,C正确。

比结合能越大的原子核越稳定,D错误。

11.CD 解析原子核衰变时,释放出高速运动的射线,这些射线的能量来自原子核的质量亏损,即质量减小,但质量数不变,D对;从表格中显示Sr的半衰期为28年、Po的半衰期为138天、Pu的半衰期为89.6年,故Pu的半衰期最长,其使用寿命也最长,α射线的穿透能力没有β射线强,故较薄的屏蔽材料即可挡住α射线的泄漏,A、B错,C对。

12.BD 解析 n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为10.2 eV,而n=3能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为12.09 eV,故由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量小于由n=3能级跃迁到n=1能级产生
的光子能量,所以由n=2能级跃迁到n=1能级放出的光子频率小,A错误;根据=3可得这些氢原子总共可
辐射出3种不同频率的光,B正确;-0.85 eV-(-1.51 eV)=0.66 eV,故不能使得n=3能级上的氢原子跃迁到n=4的激发态,C错误;n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为10.2 eV,故可以使得逸出功为6.34 eV 的金属发生光电效应,D正确。

13.CD 解析入射光的频率增大,光电子的最大初动能增大,则遏止电压增大,测遏止电压时,应使滑动变阻器的滑片P向N端移动,故A错误;根据光电效应方程E km=hν-W0知,光电子的最大初动能与入射光的
强度无关,故B错误;根据E km=hν-W0=eU c,解得U c=,图线的斜率k=,则h=,当遏止电压为
零时,ν=νc,故C、D正确。

14.ACD 解析由题图可知,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加,且随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

故A、C、D正确,B错误。

15.BCD 解析根据爱因斯坦光电效应方程得E k=hν-W0,又 W0=hνc,联立得E k=hν-hνc;据题钙的截止频率比钾的截止频率大,由上式可知,从钾表面逸出的光电子最大初动能较大;由p=,可知钾光电
子的动量较大;根据λ=可知,波长较小,则频率较大。

故A错误,B、C、D正确。

高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．用轻弹簧连接的A、B两小球质量分别为m和M(m<M)，静止在光滑水平面上。

若使A球获得瞬时速度v(如图甲)，弹簧压缩到最短时的长度为L1；若使B球获得瞬时速度v(如图乙)，弹簧压缩到最短时的长度为L2，则L1与L2的大小关系为
A．L1>L2 B．L1<L2
C．L1=L2 D．不能确定
2．某人从距地面h高处水平抛出一个质量为m的物体，物体落地时的速度为v，以地面为重力势能的零点，重力加速度为g,不计空气阻力，则有（）
A．人对小球做的功是
B．人对小球做的功是
C．小球落地时的机械能是
D．小球落地时的机械能是
3．甲、乙两辆汽车在同平直公路上行驶，在t=0时刻两车正好相遇，在之后一段时间0－t2内两车速度一时间图像(v－t图象)如图所示，则在0－t2这段时间内有关两车的运动，下列说法正确的是
A．甲、乙两辆车运动方向相反
B．在t1时刻甲乙两车再次相遇
C．乙车在0－t2时间内的平均速度小于
D．在t1－t2时间内乙车在甲车前方
4．一个物体做末速度为零的匀减速直线运动，比较该物体在减速运动的倒数第3 m、倒数第2 m、最后1 m内的运动，下列说法中正确的是
A．经历的时间之比是1:2:3
B．平均速度之比是3:2:1
C．平均速度之比是
D．平均速度之比是
5．如图，粗糙水平地面上放有一斜劈，小物块以一定初速度从斜劈底端沿斜面向上滑行，回到斜劈底端时的速度小于它上滑的初速度。

已知斜劈始终保持静止，则小物块
A．上滑所需时间与下滑所需时间相等
B．上滑和下滑过程，小物块机械能损失相等
C．上滑时的加速度与下滑时的加速度相等
D．上滑和下滑过程，斜劈受到地面的摩擦力方向相反
6．如图所示真空中某直线形粒子发射装置水平放置在截面为三角形的匀强电场区域上方，匀强电场水平向里，且足够长，图示是前视图。

已知该粒子发射的都是质子，同时射出的粒子为同一批粒子，出射速度一样，不计重力经过电场偏转打在水平地面的光屏上。

则从上往下看，关于打在光屏上的粒子说法正确的是（）
A．同批射出的粒子，在左右两边的最先到达地面光屏
B．同一批射出的粒子打在地面光屏上呈“”形状
C．不同批次射出的粒子速度越大打在地面光屏上离开轴的平均距离越远
D．同一批射出的粒子打在地面光屏上时电势能的改变量正比于入射电场时离轴的高度的平方
二、多项选择题
7．对分子动理论的认识，下列说法正确的有_________。

(填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错一个扣3分，最低得分为0分)
A．布朗运动就是液体分子的无规则热运动
B．摩尔数相同且视为理想气体的氧气和氦气，如果升高相同的温度，内能增加量相同
C．当一个物体加速运动时，其内能不一定增加
D．随着高科技的发展，第二类永动机可能被发明，因为这不违背能的转化及守恒定律
E.当二个分子间的分子力减小时，分子势能可能减少也可能增加
8．某电场在直角坐标系中的电场线分布情况如图所示，O、M、N为电场中的三个点，则由图可得（）
A．M点的场强小于N点的场强
B．M点的电势低于N点的电势
C．将一负电荷由O点移到M点电势能增加
D．将一正电荷从O点分别移到M点和N点，电场力做功相同
9．如图所示，竖直墙壁与光滑水平地面交于B点，质量为m1的光滑半圆柱体O1紧靠竖直墙壁置于水平地面上，质量为m2的均匀小球O2用长度等于A、B两点间距离l的细线悬挂于竖直墙壁上的A点，小球O2
静置于半圆柱体O1上，当半圆柱体质量不变而半径不同时，细线与竖直墙壁的夹角θ就会跟着发生改变。

已知重力加速度为g，不计各接触面间的摩擦，则下列说法正确的是
A．当θ=60°，半圆柱体对面的压力大小为
B．当θ=60°，小球对半圆柱体的压力大小为
C．改变半圆柱体的半径，半圆柱体对竖直墙壁的最大压力大小为
D．半圆柱体的半径增大时，其对地面的压力保持不变
10．如图所示，空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端无初速度地放置一质量为0.1kg、电荷量为q=+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力。

现对木板施加一方向水平向左、大小为0.6N的恒力为F，g取10m/s2，则（）
A．木板和滑块一直做加速度为2 m/s2的匀加速运动
B．滑块开始做匀加速直线运动，然后做加速度减小的变加速运动，最后做匀速运动
C．最终木板做加速度为2m/s2的匀加速运动，滑块做速度为10 m/s的匀速运动
D．最终木板做加速度为3 m/s2的匀加速运动，滑块做速度为10 m/s的匀速运动
三、实验题
11．图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，图乙为介质中平衡位置位于x=2m处的质点P的振动图象。

Q点是x Q=64m处的质点（图中没有标出）.
(1)求这列简谐波传播的方向和速度大小。

(2)若x1=4m处的质点在t=0时刻才开始振动，则从t=0时刻开始到质点Q振动到正方向最大位移处需要
多长时间？
12．如图，在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中得到的一条纸带上，从0点开始记录几个计数点，依次编为1、2、3、4、5、6，这些相邻的计数点之间还有3个点未画出(打点计时器的电源频率是50 Hz)，测得s1＝1.22 cm，s2＝2.00 cm，s3＝2.78 cm，s4＝3.62 cm，s5＝4.40 cm，求：
(1)相邻两计数点间的时间间隔为T＝_____s.
(2)打点计时器打计数点2时，小车的速度大小是v＝____m/s (结果保留两位有效数字)．
(3)小车的加速度a的大小为______m/s2(计算结果保留两位有效数字)．
四、解答题
13．春节放假期间，全国高速公路免费通行，小轿车可以不停车通过收费站，但要求小轿车通过收费站窗口前X0=9m区间的速度不超过V0=6m/s。

现有甲、乙两小轿车在收费站前平直公路上分别以V甲=20m/s和V =34m/s的速度匀速行驶，甲车在前，乙车在后。

甲车司机发现正前方收费站，开始以大小为a甲=2m/s2
乙
的加速度匀减速刹车。

（1）甲车司机需在离收费站窗口至少多远处开始刹车才不违章；
（2）若甲车司机经刹车到达离收费站窗口前9m处的速度恰好为6m/s，乙车司机在发现甲车刹车时经
t0=0.5s的反应时间后开始以大小为a乙=4m/s2的加速度匀减速刹车。

为避免两车相撞，且乙车在收费站窗口前区不超速，则在甲车司机开始刹车时，甲、乙两车至少相距多远？
14．如图为用一个折射率为n=的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A=∠C=90°，∠B=60°。

现有一条光线从图示的位置垂直入射到棱镜的AB面上，请回答下列问题：
(i)画出完整的光路图，确定射出的光线。

(标注好角的度数)
(ii)为实现上述光路，该透明介质的折射率取值应该在什么范围?
【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6
答案 C B C D B D
二、多项选择题
7．BCE
8．BC
9．AC
10．BD
三、实验题
11．(1)沿x轴正方向传播, v=20m/s (2)t=(3.05+0.2n)s，(n=0,1,2,3，…) 12．（1）0.08；（2）0.30；（3）1.2；
四、解答题
13．(1)100 m (2)66 m
14．(i)如图所示：
(ii)该透明介质的折射率取值范围为
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一、单项选择题
1．如图，平行导轨间距为d，一端跨接一个电阻为R，磁场的磁感强度为B，方向与导轨所在平面垂直。

一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻不计。

当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时，通过电阻R的电流强度是（）
A．B．C．D．
2．下列说法正确的是
A．β射线也可能是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力
B．按照电离能力来看，放射性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序是α射线、β射线、γ射线C．按照玻尔的氢原子理论，当电子从高能级向低能级跃迁时，氢原子系统的电势能减少量可能大于电子动能的增加量
D．在微观物理学中，不确定关系告诉我们不可能准确地知道单个粒子的运动情况，但是可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律
3．历史上，伽利略在斜面实验中分别在倾角不同、阻力可忽略的斜面上由静止释放小球，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论有
A．倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间的成正比
B．倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间的成正比
C．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角有关
D．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关
4．物体的初速度为v0，以加速度a做匀加速直线运动，如果要它的速度增加到初速度的n倍，则物体的位移是（）
A．
B．
C．
D．
5．如图所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个一环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为B=0.1 T，玻璃皿的横截面的半径为a=0.05 m，电源的电动势为E=3 V，内阻，限流电阻，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为1.5 V，则
A．由上往下看，液体做顺时针旋转
B．液体所受的安培力做负功
C．闭合开关10 s，液体具有的内能是4.5 J
D．闭合开关后，液体电热功率为0.081 W
6．如图所示，一个小球套在固定的倾斜光滑杆上，一根轻质弹簧的一端悬挂于O点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内．现将小球沿杆拉到与O点等高的位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧处于竖直时，小球速度恰好为零，若弹簧始终处于伸长且在弹性限度内，在小球下滑过程中，下列说法正确的是（）
A．弹簧的弹性势能一直增加 B．小球的机械能保持不变
C．重力做功的功率先增大后减小 D．当弹簧与杆垂直时，小球的动能最大
二、多项选择题
7．如图所示，ABCD是固定在地面上、由同种金属细杆制成的正方形框架，框架任意两条边的连接处平滑，A、B、C、D四点在同一竖直面内，BC、CD边与水平面的夹角分别为α、β(α>β)，让套在金属杆上的小环从A点无初速释放。

若小环从A经B滑到C点，摩擦力对小环做功为W1，重力的冲量为I1；若小环从A经D滑到C点，摩擦力对小环做功为W2，重力的冲量为I2。

则。