Question

[物理─選修3-5]
（1）日本福島第一核電站在地震后，數(shù)秒內(nèi)就將控制棒插入核反應(yīng)堆芯，終止了鈾的裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)．但海嘯摧毀了機(jī)組的冷卻系統(tǒng)，因裂變遺留的產(chǎn)物銫、鋇等繼續(xù)衰變不斷釋放能量，核燃料棒溫度不斷上升．則下列說法正確的是______
A．控制棒通過吸收中子來實(shí)現(xiàn)對核反應(yīng)的控制
B．衰變釋放的射線中，α射線的穿透力最強(qiáng)
C．銫、鋇等衰變時(shí)釋放能量，故會(huì)發(fā)生質(zhì)量虧損
D．核裂變遺留物銫、鋇等原子的質(zhì)量可能比鈾原子質(zhì)量更大
（2）如圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量均為M=2kg的甲、乙兩輛小車，兩車之間通過一感應(yīng)開關(guān)相連（當(dāng)滑塊滑過感應(yīng)開關(guān)時(shí)，兩車自動(dòng)分離）．其中甲車上表面光滑，乙車上表面與滑塊P之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5．一根通過細(xì)線拴著而被壓縮的輕質(zhì)彈簧固定在甲車的左端，質(zhì)量為m=l kg的滑塊P（可視為質(zhì)點(diǎn)）與彈簧的右端接觸但不相連，彈簧原長小于甲車長度，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止．現(xiàn)剪斷細(xì)線，已知滑塊P剛滑上乙車時(shí)，滑塊相對地面的速度為V₁=4m/s，且滑塊P最終沒有滑離乙車．
求①滑塊滑上乙車時(shí)乙車的速度大小
②滑塊P在乙車上滑行的距離．

Answer 1

【答案】分析：（1）正確解答本題需要掌握：核電站中如何控制反應(yīng)速度；各種衰變射線的特點(diǎn)以及應(yīng)用；質(zhì)能方程的簡單應(yīng)用；核反應(yīng)方程的書寫以及動(dòng)量守恒定律等基礎(chǔ)知識(shí)．
（2）①、因地面光滑，所以滑塊P在甲車上滑動(dòng)的過程中，符合動(dòng)量守恒的條件，同時(shí)除了彈簧的彈力做功之外，沒有其他的力做功，所以機(jī)械能也是守恒的，分別應(yīng)用動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒列式求解，可得出滑塊P滑上乙時(shí)的瞬時(shí)速度．
（2）②、滑塊P滑上乙車時(shí)，甲乙兩車脫離，滑塊和乙車做成了系統(tǒng)，經(jīng)對其受力分析，合外力為零，動(dòng)量守恒，可求出滑塊和乙車的最終共同速度，由能量的轉(zhuǎn)化和守恒可知，系統(tǒng)減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能，即為摩擦力與相對位移的乘積．從而可求出相對位移，即滑塊P在乙車上滑行的距離．
解答：解：A、在核電站中，通過控制棒（一般用石墨棒）吸收中子多少來控制反應(yīng)速度，故A正確；
B、衰變釋放的射線中，γ射線的穿透力最強(qiáng)，故B錯(cuò)誤；
C、根據(jù)質(zhì)能方程可知，當(dāng)核反應(yīng)有質(zhì)量虧損時(shí)，損失的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量釋放出來，故C正確；
D、由于核裂變過程中，伴隨著中子的放出，根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，產(chǎn)生的新核的質(zhì)量小于鈾原子質(zhì)量，故D錯(cuò)誤．
故選AC．
（2）設(shè)滑塊P剛滑上乙車時(shí)，兩車的速度為v₂，對甲車、乙車和滑塊來說有：
mv₁-2Mv₂=0      
E=m+
聯(lián)立解得：v₁=4m/s
          v₂=1m/s
設(shè)滑塊在乙車上滑行的過程中，乙車對地滑行的距離為s，滑塊P在乙車上滑行的距離為L，滑塊P和乙車達(dá)到的共同速度為v．對滑塊P和乙車來說：
mv₁-Mv₂=（m+M）v                 
由能量守恒定律得：μmgL=+-
解得：L=
答：①滑塊滑上乙車時(shí)乙車的速度大小為1m/s；
②滑塊P在乙車上滑行的距離為．
點(diǎn)評：本題考查了原子物理的基礎(chǔ)知識(shí)，對于這些基礎(chǔ)知識(shí)要加強(qiáng)記憶和訓(xùn)練，以提高對于基礎(chǔ)知識(shí)的理解．
應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題要注意“四性”，①、系統(tǒng)性：應(yīng)明確研究對象是一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)確保系統(tǒng)的初、末狀態(tài)的動(dòng)量相等．②、矢量性：系統(tǒng)在作用前后，各物體動(dòng)量的矢量和保持不變，當(dāng)各速度在同一條直線上時(shí)，選定正方向，將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算．③、同時(shí)性：作用前系統(tǒng)各部分的速度應(yīng)為同一時(shí)刻的速度，作用后系統(tǒng)各部分的速度也應(yīng)為同一時(shí)刻的速度．④、同系性：列動(dòng)量守恒的方程時(shí)，所有動(dòng)量都必須相對同一慣性參照系．
機(jī)械能守恒的條件是只有重力（或彈簧的彈力）做功，并只發(fā)生動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化．
能量的轉(zhuǎn)化與守恒要從三個(gè)方面認(rèn)識(shí)：一是能量不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失；二是只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式（力做功）；三是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體（熱傳遞）．