【題目】有一核反應(yīng)的反應(yīng)式為,反應(yīng)中所有粒子的速度均遠(yuǎn)小于光速,試問(wèn):
(1)它是吸能反應(yīng)還是放能反應(yīng),反應(yīng)能為多少?
(2)在該核反應(yīng)中,若靜止,入射質(zhì)子的閾能為多少?閾能是使該核反應(yīng)能夠發(fā)生的入射粒子的最小動(dòng)能(相對(duì)實(shí)驗(yàn)室參考系).
(3)已知在該反應(yīng)中入射質(zhì)子的動(dòng)能為1.21MeV,若所產(chǎn)生中子的出射方向與質(zhì)子的入射方向成60.0°角,則該中子的動(dòng)能為多少?
已知:、、核、核的靜止質(zhì)量分別為,,,,是原子質(zhì)量單位,對(duì)應(yīng)的能量為931.5MeV. 結(jié)果取三位有效數(shù)字.
【答案】(1)反應(yīng)能,是吸能核反應(yīng)
(2) (3)
【解析】
(1)反應(yīng)能
, ①
式中為光速. 代入數(shù)據(jù)得
. ②
上式表明這是一個(gè)吸能核反應(yīng).
(2)為了求入射質(zhì)子閾能,反應(yīng)前后各粒子都應(yīng)沿同一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng). 設(shè)質(zhì)子的入射速度大小為,反應(yīng)后的速度大小為,中子的速度大小為,根據(jù)動(dòng)量守恒的能量守恒有
, ③
. ④
由③④式可得. ⑤
令 ⑥
把⑥式代入⑤式得
. ⑦
⑦式有解的條件是
. ⑧
由⑥式可知,可能大于零,亦可能小于零. 若,則⑧總成立,中子速度一定有解,反應(yīng)一定能發(fā)生;若,則由⑥⑧兩式得
. ⑨
即只有當(dāng)入射質(zhì)子的動(dòng)能滿(mǎn)足⑨式時(shí),中子速度才有解,反應(yīng)才能發(fā)生,所以入射質(zhì)子的閾能為
. ⑩
利用①式,在忽略項(xiàng)的情況下,⑩式可簡(jiǎn)化為
,
代入有關(guān)數(shù)據(jù)得
.
(3)由動(dòng)量守恒和能量守恒有
,
.
以表示反應(yīng)中產(chǎn)生的中子速度方向與入射質(zhì)子速度方向的夾角,如圖所示,根據(jù)余弦定律有
.
令,
,
,
把式代入兩式得
,
.
由式,消去后,得
,
令,
,
得.
根據(jù)題給的入射質(zhì)子的動(dòng)能和第(1)問(wèn)求得的反應(yīng)能的值,由式可知,故式的符合物理意義的解為
.
將具體數(shù)據(jù)代入式中,有.
在所有的核反應(yīng)中,我們關(guān)注得最多的是能量轉(zhuǎn)化. 這里的能量轉(zhuǎn)化是在核能、粒子的動(dòng)能、輻射或吸收的光子能量間進(jìn)行,研究問(wèn)題的入口幾乎全部是質(zhì)能方程、動(dòng)量(矢量)守恒、動(dòng)能與其他能量間的轉(zhuǎn)換. 在這里應(yīng)用的規(guī)律雖然不多,但命題人往往通過(guò)復(fù)雜模型的設(shè)計(jì),使得解答需要復(fù)雜的運(yùn)算技巧與運(yùn)算能力,以增加試題的難度.
本題中的問(wèn)題(2)存在著多重解法,同學(xué)們不妨試一下用其他方法求解.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】以初速度v水平拋出一質(zhì)量為m的石塊,不計(jì)空氣阻力,石塊在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是
A. 在兩個(gè)相等的時(shí)間間隔內(nèi),石塊動(dòng)量的增量相同
B. 在兩個(gè)相等的時(shí)間間隔內(nèi),石塊動(dòng)能的增量相同
C. 在兩個(gè)下落高度相同的過(guò)程中,石塊動(dòng)量的增量相同
D. 在兩個(gè)下落高度相同的過(guò)程中,石塊的動(dòng)能的增量相同
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,水平放置的兩平行導(dǎo)軌左側(cè)連接電阻R,其他電阻不計(jì),導(dǎo)體桿MN放在導(dǎo)軌上,在水平恒力F的作用下,沿導(dǎo)軌向右運(yùn)動(dòng),并將穿過(guò)方向豎直向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)邊界PQ與MN平行,從MN進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí),通過(guò)MN的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象可能是圖中的( )
A. B.
C. D.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】用0.5kg的鐵錘把釘子釘進(jìn)木頭里,打擊時(shí)鐵錘的速度如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)?/span>0,打擊的作用時(shí)間是0.01s,那么:
(1)不計(jì)鐵錘受的重力,鐵錘釘釘子的平均作用力是多大?
(2)考慮鐵錘受的重力,鐵錘釘釘子的平均作用力又是多大?(g取)
(3)比較(1)和(2),討論是否要計(jì)鐵錘的重力.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,發(fā)射升空的衛(wèi)星在轉(zhuǎn)移橢圓軌道Ⅰ上A點(diǎn)處經(jīng)變軌后進(jìn)入運(yùn)行圓軌道Ⅱ.A、B分別為軌道Ⅰ的遠(yuǎn)地點(diǎn)和近地點(diǎn).則衛(wèi)星在軌道Ⅰ上
A. 經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度小于經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速度
B. 經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的動(dòng)能大于在軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的動(dòng)能
C. 運(yùn)動(dòng)的周期大于在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)的周期
D. 經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的加速度等于在軌道Ⅱ上經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的加速度
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖是遠(yuǎn)距離輸電的示意圖,交流發(fā)電機(jī)E的輸出電壓升壓變壓器升壓后,由電阻為R的輸電線(xiàn)向遠(yuǎn)方輸電,到達(dá)用戶(hù)端時(shí)再用降壓變壓器降壓供用戶(hù)使用,設(shè)變壓器均為理想變壓器,則下列說(shuō)法正確的是( )
A. 降壓變壓器與用戶(hù)負(fù)載連接的總開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后,輸電線(xiàn)上的功率損失為零
B. 降壓變壓器與用戶(hù)負(fù)載連接的總開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后,線(xiàn)路上的電壓損失達(dá)最大.
C. S閉合,用戶(hù)的用電器增多時(shí),輸電線(xiàn)上的功率損失增大.
D. S閉合,用戶(hù)的用電器增多時(shí),用戶(hù)得到的電壓降低
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在“用DIS研究在溫度不變時(shí),一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,下列操作錯(cuò)誤的是( )
A. 推拉活塞時(shí),動(dòng)作要慢
B. 推拉活塞時(shí),手不能握住注射器含有氣體的部分
C. 壓強(qiáng)傳感器與注射器之間的軟管脫落后,應(yīng)迅速重新裝上繼續(xù)實(shí)驗(yàn)
D. 活塞與針筒之間要保持氣密性
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】“嫦娥三號(hào)”是我國(guó)第一個(gè)月球軟著陸無(wú)人探測(cè)器。當(dāng)它在距月球表面為100km的圓形軌道上運(yùn)行時(shí),周期為118min。已知月球半徑和引力常量,由此不能推算出( )
A. 月球的質(zhì)量
B. “嫦娥三號(hào)”的質(zhì)量
C. 月球的第一宇宙速度
D. “嫦娥三號(hào)”在該軌道上的運(yùn)行速度
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】下面是將用單擺測(cè)定重力加速度實(shí)驗(yàn)中獲得有關(guān)數(shù)據(jù)所制作成的圖象(l為擺長(zhǎng),T為周期)。
(1)請(qǐng)利用圖象求出重力加速度g=______m/s2
(2)在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,若測(cè)得的g值比當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)值偏小,可能是因?yàn)?/span>______
A.球的質(zhì)量偏大
B.?dāng)[動(dòng)的偏角偏小
C.計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí),把懸線(xiàn)長(zhǎng)l′當(dāng)作了擺長(zhǎng)l
D.測(cè)量周期時(shí),將n次全振動(dòng)誤記成了(n+1)次全振動(dòng)
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