科目: 来源: 题型:038
火星质量是地球质量的0.1倍,半径是地球半径的0.5倍.火星被认为是除地球之外最可能有水(有生命)的星球.北京时间2004年1月4日12时35分,在经历了206天、4.8亿公里星际旅行的美国火星探测器“勇气”号成功在火星表面上着陆.据介绍,“勇气”号在进入火星大气层之前的速度大约是声速的16倍.为了保证“勇气”号安全着陆,科学家给它配备了隔热舱、降落伞、减速火箭和气囊等.进入火星大气层后,先后在不同时刻,探测器上的降落伞打开、气囊开始充气、减速火箭点火,当探测器在着陆前3s时,探测器自由下落,求探测器自由下落的高度(假设地球和火星均为球体,由于火星的气压只有地球的大气压强的1%,则探测器所受空气阻力可忽略不计,取地球表面的重力加速度g=10m/s2).
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如图所示为一种获得高能粒子的装置.环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场.质量为m,电量为+q的粒子在环中做半径为R的圆周运动.A,B为两块中心开有小孔的极板.原来电势都为零,每当粒子飞经A板时,A板电势升高为+U,B板电势仍保持为0,粒子在两板间电场中得到加速.每当粒子离开B板时,A板电势又降为0.粒子在电场一次次加速下动能不断增大,而绕行半径不变.求:
(1)设t=0时粒子静止在A板小孔处,在电场作用下加速,并绕行第一圈.求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能En.
(2)为使粒子始终在半径为R的圆轨道上运动,磁场必须周期性递增.求粒子绕行第n圈时的磁感应强度B.
(3)求粒子绕行第n圈所需的时间tn(设极板间距远小于R).
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在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中,在安装、调试、操作均规范的前提下,分别选用电源电压U1=2V、U2=6V接在金属圆极柱上.试分析:在使用相同电流表的条件下,哪种情形下绘得等势线(限于导电纸中央区域)更准确?
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一个学生做平抛实验时,只在白纸上画出与初速度平行的Ox轴,忘了画坐标原点O和Oy轴,并且他只画出中间一部分轨迹如图,如何只用一根刻度尺算出小球的初速度v0?
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在核医学中放射性同位素有两个作用:放射性治疗和核造影.其中一种技术是测定患者血液的体积,现有三种放射性药物分别含放射性同位素(半衰期=2.4min),(=78.25h),(=278d).
(1)忽略化学因素,用测定患者的血液体积较其他两种放射性同位素有什么优点.
(2)为了测得人体中血液的体积,取一小瓶放射性同位素的溶液,测得1min内衰变的次数为6×103次,它的半衰期T=5h,将该溶液注入人体内经过15h后,从人体中取出10cm3的血液,测得每分钟衰变两次,求人体血液的体积.
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(1)受控热核聚变研究是当代重大科学前沿课题之一.利用氢的同位素氘和氚最容易实现核聚变,但是氚在自然界中几乎不存在,必须通过中子和锂(或)的核反应来获得.中子和反应生成氚和a 粒子,并放出4.78MeV的能量,试写出其核反应方程式.
(2)受控热核聚变装置中有极高的温度,因而带电粒子没有通常意义上的“容器”可装,而是由磁场约束带电粒子的运动使之束缚在某个区域内.现考虑这样一个实验装置:如图所示,在一个环状区域内有垂直于截面向里的匀强磁场,已知氘核的荷质比q/m=4.8×107C/kg,圆环的内半径R1=0.50m,磁感应强度B=0.50T,如果氘核以速度v=1.2×107m/s沿磁场区域的半径方向从A点射入磁场,为了使该粒子不穿出磁场边界,则圆环的外半径R2至少应多大?
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在我国探月计划紧锣密鼓进行过程中召开的科协年会,关于月球、火星、小行星探测等深空探测自然成为重要话题.
科学家们认为,21世纪人类把目光再次投向月球,重返月球的最主要原因是:一、寻求在月球建立永久基地,作为人类拓展生存空间的第一步;二、通过月球探测,带动高科技的发展和研究,包括空间军事技术的发展;三、为将来全面开发月球矿产资源和能源,解决地球能源枯竭,为人类社会可持续发展提供资源储备.例如月球上氦-3资源总量约为100万吨~500万吨,建设一个500MW的核聚变发电站,每年消耗的氦-3仅仅50公斤,全世界的年总发电量只需100吨氦-3,也就是说,月球上的氦-3可满足地球供电能源需求达1万年以上.此外,月球表面的特殊空间环境,为研制特殊生物制品和特殊材料开拓了广阔前景,这是当前国际科技界“重返月球”最主要的原动力.
中国月球探测首席科学家欧阳自远指出,3年内,我国要完成首次月球探测,这是继我国成功发射人造地球卫星、载人飞船之后,我国空间科技发展的第三个里程碑.我国近期探月计划分为“环月探测”、“月面软着陆器探测”和“月面自动采样返回”3个阶段.作为世界主要航天国家,我国开展月球探测,对维护我国在月球上的权益具有重要战略意义.
氦-3是氦的同位素,含有两个质子和一个中子;氦-3最吸引人类的就是它作为能源材料的优秀“潜质”.经试验证实,利用氘和氦-3的热核聚变反应是最理想的一种核聚变反应,原因是:(1)这种聚变不产生中子,所以放射性小;(2)它转化为电能的效率高;(3)反应过程易于控制;可算是既无污染又安全.
结合材料回答下列问题
(1)估算人类1年所用的电能相当于多少吨煤完全燃烧所释放出的能量.(煤的燃烧值q=2.9×107J/kg、氘核的质量为2.0136u、氦-3的质量为3.0150u、氢核的质量为1.008124u、氦核的质量为4.002603u)
(2)太阳辐射的能量是由聚变反应产生的,已知质子、a 粒子、正电子的质量分别为1.6726×10-27kg、6.6458×10-27kg、9.1×10-31kg,则1J相当于多少组以上核反应释放出的能量.
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如下一系列核反应是在恒星内部发生的
其中P为质子,a为 a粒子,e+为正电子,v为一种中微子,已知质子的质量为mP=1.672648×10-27kg,a 粒子的质量为m a=6.644929×10-27kg,正电子的质量为me=9.11×10-31kg,中微子的质量可忽略不计,真空中的光速c=3.00×108m/s,试计算该系列核反应完成后释放的能量.
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已知氘核质量为2.0136u,中子质量为1.0087u,核的质量为3.0150u.
(1)写出两个氘核聚变成的核反应方程;
(2)计算上述核反应中释放的核能;
(3)若两氘核以相等的动能0.35MeV做对心碰撞,即可发生上述核反应,且释放的核能全部转化为机械能,则反应中生成的核和中子的动能各是多少?
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黑光灯是利用物理方法灭蛾杀虫的一种环保型设备,它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯,然后被黑光灯周围的交流高压电网击毙.
(1)一只20W的黑光灯正常工作时,约有5%的能量转化为光能,光能中约有46%是频率为7×1014Hz的紫光,求黑光灯每秒向外辐射多少个该频率的光子.(h=6.6×10-34J·s,保留两位有效数字)
(2)如图所示是高压电网的工作电路.高压电网是利用变压器将有效值为220V的交流电压变成高压,高压电网相邻两极间距离为0.5cm,已知空气在常温常压下的击穿电压为6220V/cm,为防止空气被击穿而造成短路,变压器的原、副线圈匝数比不得低于多少?
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