精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
大原子反应堆中,用石墨(碳)做减速剂使快中子变为慢中子,已知碳核的质量是中子质量的12倍,假设中子与碳核的碰撞是弹性的(即碰撞中不计能量损失),而且碰撞前碳核是静止的,
试求:(1)设碰撞前中子的动能为E0,问经过一次碰撞后,中子的动能损失多少?
(2)至少经过多少次碰撞,中子的动能才能少于10-6E0(lg13=1.114,lg11=1.041)?

(1)设中子的质量为m,速度为v0,碳核的质量为M0,二者碰撞后的速度分别为:v1、v,则
根据动量守恒定律和能量守恒定律得
mv0=mv1+Mv ①
1
2
m
v20
=
1
2
m
v21
+
1
2
M
v2

由①②可得:v1=-
11
13
v0

碰撞一次,中子的动能损失为:△E=
1
2
m
v20
-
1
2
m
v21
=
1
2
m
v20
[1-(
11
13
)2]=
48
169
E0

(2)中子与碳核第一次碰撞后剩余的动能为:E1=
1
2
m
v21
=
1
2
m(-
11
13
v0)2]=(
11
13
)2E0

同理经过第二次碰撞后,中子剩余的动能为:E2=
1
2
m
v22
=
1
2
m(
11
13
v1)2=(
11
13
)2×2E0


第n次碰撞后中子剩余的动能为:En=
1
2
m
v2n
=
1
2
m(
11
13
vn-1)2=(
11
13
)2nE0=10-6E0

(
11
13
)2nE0=10-6E0
,即(
11
13
)2n=10-6

两边取对数可得:2n(lg11-lg13)=-6
得:n=41.1≈42次
答:
(1)设碰撞前中子的动能为E0,经过一次碰撞后,中子的动能损失是
48
169
E0

(2)至少经过42次碰撞,中子的动能才能少于10-6E0
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,小球m1沿半径为R的
1
4
光滑圆弧从顶端A点由静止运动到最低点B时,与小球m2碰撞并粘在一起沿光滑圆弧末端水平飞出,最终落至C点.已知m1=m2=m,重力加速度为g,两球均可视为质点,C点比B点低4R.求:
(1)小球m1在与小球m2碰撞之前瞬间,m1对圆弧轨道最低点B的压力;
(2)两球落地点C与O点的水平距离S.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,在离地面H=5.45m的O处用长L=0.45m的不可伸长的细线挂一质量为90g的爆竹(火药质量忽略不计),把爆竹拉起至D点使细线水平伸直,点燃导火线后将爆竹无初速度释放,爆竹刚好到达最低点B时炸成质量相等的两块,一块朝相反方向水平抛出,落到地面上的A处,抛出的水平距离s=5m.另一块仍系在细线上继续做圆周运动通过最高点C.假设火药爆炸释放的能量全部转化为爆竹碎片的动能,空气阻力忽略不计,取g=10m/s2,求:
(1)爆炸瞬间反向抛出的那一块的水平速度v1的大小;
(2)继续做圆周运动的那一块通过最高点时的细线的拉力T的大小.
(3)火药爆炸释放的能量E.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

甲、乙两物体在光滑水平面上沿同一直线相向运动,甲、乙物体的速度大小分别为3m/s和1m/s;碰撞后甲、乙两物体都反向运动,速度大小均为2m/s.则甲、乙两物体质量之比为(  )
A.2:3B.2:5C.3:5D.5:3

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,一块足够长的木板,放在光滑水平面上,在木板上自左向右放有序号是1、2、3、…、n的木块,所有木块的质量均为m,与木板间的动摩擦因数均为μ,木板的质量与所有木块的总质量相等.在t=0时刻木板静止,第l、2、3、…、n号木块的初速度分别为vo、2vo、3vo、…、nvo,方向都向右.最终所有木块与木板以共同速度匀速运动.试求:
(1)所有木块与木板一起匀速运动的速度vn
(2)从t=0到所有木块与木板共同匀速运动经历的时间t
(3)第(n-1)号木块在整个运动过程中的最小速度vn-1

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,在光滑水平桌面上放有长木板C,C的右端固定一挡板P,在C上表面的左端和中点处各放有小物块A和B,A、B的尺寸以及P的厚度皆可忽略不计,A、B之间和B、P之间的距离都为L,A、C和B、C之间的动摩擦因数都为?,它们间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力大小,A、B、C(连同挡板P)的质量都为m,开始时B和C静止,A以初速度v0向右运动.
求:
(1)A和B发生碰撞前,B受到的摩擦力大小;
(2)要使A和B能够发生碰撞,A的初速度v0应满足什么条件;
(3)要使B和P能够发生碰撞,A的初速度v0应满足什么条件(已知A、B碰撞前后交换速度).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

小物块位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平地面上.从地面上看,在小物块沿斜面下滑的过程中,斜面对小物块的作用力(  )
A.垂直于接触面,做功为零
B.垂直于接触面,做功不为零
C.不垂直于接触面,做功为零
D.不垂直于接触面,做功不为零

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,在光滑的水平面上,停着质量为M、长为L的小车,一个质量为m的滑块从车内底板的正中央获得大小为v0的速度后向车壁运动,若滑块与车底板之间的动摩擦因数为μ,滑块与车壁之间的碰撞没有能量损失,求滑块与车壁的碰撞次数.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

某同学用如图1所示装置探究A、B两球在碰撞中动量是否守恒.该同学利用平抛运动测量两球碰撞前后的速度,实验装置和具体做法如下,图中PQ是斜槽,QR为水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滑下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹.重复上述操作10次,得到10个落点痕迹.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滑下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作10次,并画出实验中A、B两小球落点的平均位置.图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点.其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的竖直平面,米尺的零点与O点对齐.
(1)为了使两球碰撞为一维碰撞,所选两球的直径关系为:A球的直径______B球的直径(“大于”、“等于”或“小于”);为减小实验误差,在两球碰撞后使A球不反弹,所选用的两小球质量关系应为mA______mB(选填“小于”、“大于”或“等于”);
(2)在以下选项中,哪些是本次实验必须进行的测量?答:______(填选项号).
A.水平槽上未放B球时,测量A球落点位置到O点的距离
B.A球与B球碰撞后,测量A球与B球落点位置到O点的距离
C.A球和B球在空间飞行的时间
D.测量G点相对于水平槽面的高度
(3)已知mA:mB=2:1,E、F、J是实验中小球落点的平均位置,请你根据该同学实验中所选小球和实验的记录纸判断,A球没有碰撞B球时的落点是______点(在E、F、J三个落点中选填),A球与B球碰撞后A球的落点是______点(在E、F、J三个落点中选填).
该同学通过实验数据说明在实验中A、B两球碰撞中动量守恒,
请你用图2中的字母写出该同学判断动量守恒的表达式是______.

查看答案和解析>>

同步练习册答案