Question

【物理-選修3-5】
（1）核電站的核能來源于

235 92

U核的裂變，下列說法中正確的是

ABE

A．

235 92

U原子核中有92個質子、143個中子
B．

235 92

U的一種可能的裂變是變成兩個中等質量的原子核，如

139 54

Xe和

95 38

Sr，反應方程式為：

235 92

U+

1 0

n→

139 54

Xe+

95 38

Sr+2

1 0

n
C．

235 92

U是天然放射性元素，常溫下它的半衰期約為45億年，升高溫度半衰期縮短
D．反應后的核廢料已不具有放射性，不需要進一步處理
E．一個

235 92

U核裂變的質量虧損為△m=0.2155u，則釋放的核能約201MeV
（2）如圖所示，在光滑水平面上有一輛質量M=8kg的平板小車，車上有一個質量m=1.9kg的木塊，木塊距小車左端6m（木塊可視為質點），車與木塊一起以v=1m/s的速度水平向右勻速行駛．一顆質量m₀=0.1kg的子彈以v₀=179m/s的初速度水平向左飛來，瞬間擊中木塊并留在其中．如果木塊剛好不從車上掉下來，求木塊與平板小車之間的動摩擦因數(shù)μ．（g=l0m/s²）

Answer 1

分析：（1）質子數(shù)等于電荷數(shù)，質量數(shù)等于質子數(shù)與中子數(shù)之和．根據(jù)電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒判斷核反應方程的正誤．半衰期的大小由原子核內(nèi)部因素決定，與外部環(huán)境無關．根據(jù)愛因斯坦質能方程求出釋放的核能．
（2）子彈射入木塊的過程中子彈和木塊組成的系統(tǒng)動量守恒，根據(jù)動量守恒定律求出子彈和木塊共同的速度，因為最終木塊剛好不從車上掉下來，知木塊滑動小車的末端時，正好具有相同的速度，結合動量守恒定律和能量守恒定律求出木塊與平板小車之間的動摩擦因數(shù)．

解答：解：（1）A、

235 92

U原子核中電荷數(shù)為92，所以有92個質子，質量數(shù)為235，所以中子數(shù)為143．故A正確．
B、該核反應方程電荷數(shù)守恒、質量數(shù)守恒．故B正確．
C、半衰期的大小與溫度無關，由原子核內(nèi)部因素決定．故C錯誤．
D、放射性與物質的化學性質無關．故D錯誤．
E、根據(jù)愛因斯坦質能方程△E=△mc²得，△m=0.2155u，則釋放的核能約201MeV．故E正確．
故答案為：ABE
（2）設子彈射入木塊后的共同速度為v₁，以水平向左為正，則由動量守恒有：
m₀v₀-mv=（m+m₀）v₁  …①
v₁=8 m/s
它們恰好不從小車上掉下來，則它們相對平板車滑行s=6m時它們跟小車具有共同速度v₂，則由動量守恒有：
（m+m₀）v₁-Mv=（m+m₀+M）v₂        …②
v₂=0.8 m/s
由能量守恒定律有：
Q=μ（m₀+m）g s=

1

2

(m+m0)

v

2 1

+

1

2

Mv2-

1

2

(m0+m+M)

v

2 2

…③
由①②③，代入數(shù)據(jù)可求出?=0.54
答：木塊與平板小車之間的動摩擦因數(shù)μ=0.54．

點評：本題綜合考查了原子核的衰變、質能方程、動量守恒定律和能量守恒定律，第（2）問對學生的能力要求較高，綜合性較強，需加強訓練．