题目列表(包括答案和解析)
17.(16分)在核反应堆里,用石墨作减速剂,使铀核裂变所产生的快中子通过与碳核不断的碰撞而被减速。假设中子与碳核发生的是弹性正碰,且碰撞前碳核是静止的。已知碳核的质量近似为中子质量的12倍,中子原来的动能为E0,试求:
(1)经过一次碰撞后中子的能量变为多少?
(2)若E0=1.76MeV,则经过多少次后,中子的能量才可减少到0.025eV。
16.(16分)如图所示,两个完全相同的质量分别为m的木块A、B置于水平地面上,它们的间距S=2.88m.质量为2m,大小可忽略的滑块C置于A板的左端.C与A、B之间的动摩擦因数μ1 = 0.22,A、B与水平地面之间的动摩擦因数为μ2=0.10,最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力.开始时,三个物体处于静止状态.现给C施加一个水平向右、大小为mg 的力F,假定木板A、B碰撞时间极短且碰撞后粘连在一起,要使C最终不脱离木板,每块木板的长度至少应为多少?
15.(15分)空间探测器从行星旁边绕过时,由于行星的引力作用,可以使探测器的运动速率增大,这种现象被称之为“弹弓效应”。在航天技术中,“弹弓效应”是用来增大人造小天体运动速率的一种有效方法.
(1)右图是“弹弓效应”的示意图:质量为m的空间探测器以相对于太阳的速度υ0飞向质量为M的行星,此时行星相对于太阳的速度为u0,绕过行星后探测器相对于太阳的速度为υ,此时行星相对于太阳的速度为u,由于m?M,υ0、υ、u0、u的方向均可视为相互平行?试写出探测器与行星构成的系统在上述过程中“动量守恒”及“始末状态总动能相等”的方程,并在m<<M的条件下,用υ0和u0来表示υ.
(2)若上述行星是质量为M=5.67×1026kg的土星,其相对太阳的轨道速率u0 = 9.6km/s,而空间探测器的质量m=150kg,相对于太阳迎向土星的速率υ0=10.4km/s,则由于“弹弓效应”,该探测器绕过火星后相对于太阳的速率将增为多少?
(3)若探测器飞向行星时其速度υ0与行星的速度u0同方向,则是否仍能产生使探测器速率增大的“弹弓效应”?简要说明理由.?
14.(13分)如图所示,光滑水平面上有A、B、C三个物块,其质量分别为mA = 2.0kg,mB = 1.0kg,mC = 1.0kg.现用一轻弹簧将A、B两物块连接,并用力缓慢压缩弹簧使A、B两物块靠近,此过程外力做108J(弹簧仍处于弹性限度内),然后同时释放A、B,弹簧开始逐渐变长,当弹簧刚好恢复原长时,C恰以4m/s的速度迎面与B发生碰撞并粘连在一起.求:
(1)弹簧刚好恢复原长时(B与C碰撞前)A和B物块速度的大小.
(2)当弹簧第二次被压缩时,弹簧具有的最大弹性势能.
13.(13分)如图所示,在光滑的水平桌面上,静放着一质量为980g的长方形匀质木块,现有一颗质量为20g的子弹以300m/s的水平速度沿其轴线射向木块,结果子弹留在木块中没有射出,和木块一起以共同的速度运动。已知木块沿子弹运动方向的长度为10cm,子弹打进木块的深度为6cm。设木块对子弹的阻力保持不变。
(1)求子弹和木块的共同速度以及它们在此过程中所增加的内能。
(2)若子弹是以400m/s的水平速度从同一方向水平射向该木块的,则它能否射穿该木块?
12.(12分)气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律,实验装置如图所示,采用的实验步骤如下:
a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB;
b.调整气垫导轨,使导轨处于水平;
c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止
放置在气垫导轨上;
d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1;
e.按下电钮放开卡销,同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作,当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时计时结束,记下A,B分别到达C、D的运动时间t1和t2.
(1)实验中还应测量的物理量是 .
(2)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是 ,上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因是 .
重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数
值和单位.
11.(8分)如图1所示装置验证碰撞中的动量守恒,A、B两球直径相同,质量分别为m1、m2.
图1
(1)实验中所必须用的测量工具是_______、_______.
(2)某次实验得出小球的落点情况如图2所示,若碰撞中动量守恒,则两小球质量之比m1∶m2=_______.
图2
10.A、B两滑块在一水平长直气垫导轨上相碰.用频闪照相机在t0=0, t1=Δt,t2=2Δt, t3=3Δt各时刻闪光四次,摄得如图所示照片,其中B像有重叠,mB=mA,由此可判断
A. 碰前B静止,碰撞发生在60cm处, t=2.5Δt时刻
B. 碰后B静止,碰撞发生在60cm处, t=0.5Δt时刻
C. 碰前B静止,碰撞发生在60cm处, t=0.5Δt时刻
D. 碰后B静止,碰撞发生在60cm处, t=2.5Δt时刻
9.长木板A放在光滑的水平面上,质量为m=2kg的另一物体B以水平速度v0=2m/s滑上原来静止的长木板A的表面,由于A、B间存在摩擦,之后A、B速度随时间变化情况如图所示,则下列说法正确的是
A.木板获得的动能为1J
B.系统损失的机械能为2J
C.木板A的最小长度为1m
D. A、B间的动摩擦因数为0.1
8.将物体P从置于光滑水平面上的斜面体Q的顶端以一定的初速度沿斜面往下滑,如图所示.在下滑过程中,P的速度越来越小,最后相对斜面静止,那么由P和Q组成的系统
A. 动量守恒
B. 水平方向动量守恒
C. 最后P和Q以一定的速度共同向左运动
D. 最后P和Q以一定的速度共同向右运动
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