【題目】能量守恒定律、動量守恒定律、電荷守恒定律等等是自然界普遍遵循的規(guī)律，在微觀粒子的相互作用過程中也同樣適用．盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子之后，他猜測：原子核內(nèi)可能還存在一種不帶電的粒子．

（1）為尋找這種不帶電的粒子，他的學(xué)生查德威克用粒子轟擊一系列元素進(jìn)行實驗．當(dāng)他用粒子轟擊鈹原子核時發(fā)現(xiàn)了一種未知射線，并經(jīng)過實驗確定這就是中子，從而證實了盧瑟福的猜測．請你完成此核反應(yīng)方程．

（2）為了測定中子的質(zhì)量，查德威克用初速度相同的中子分別與靜止的氫核與靜止的氮核發(fā)生彈性正碰．實驗中他測得碰撞后氮核的速率與氫核的速率關(guān)系是．已知氮核質(zhì)量與氫核質(zhì)量的關(guān)系是，將中子與氫核、氮核的碰撞視為完全彈性碰撞．請你根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算中子質(zhì)量與氫核質(zhì)量的比值．

（3）以鈾235為裂變?nèi)剂系?/span>“慢中子”核反應(yīng)堆中，裂變時放出的中子有的速度很大，不易被鈾235俘獲，需要使其減速．在討論如何使中子減速的問題時，有人設(shè)計了一種方案：讓快中子與靜止的粒子發(fā)生碰撞，他選擇了三種粒子：鉛核、氫核、電子．以彈性正碰為例，僅從力學(xué)角度分析，哪一種粒子使中子減速效果最好，請說出你的觀點并說明理由．

【答案】（1）（2）（3）僅從力學(xué)角度分析，氫核減速效果最好，理由見解析

【解析】

（1）根據(jù)核反應(yīng)過程中核電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒，知核反應(yīng)方程式為；

（2）設(shè)中子與氫核、氮核碰撞前后速率為，中子與氫核發(fā)生完全彈性碰撞時，取碰撞前中子的速度方向為正方向，由動量守恒定律和能量守恒定律有：；

，

解得碰后氫核的速率，

同理可得：中子與氮核發(fā)生完全彈性碰撞后，氮核的速率；

因此有，解得；

（3）僅從力學(xué)角度分析，氫核減速效果最好，因為中子與質(zhì)量為m的粒子發(fā)生彈性正碰時，根據(jù)動量守恒定律和能量守恒定律知，碰撞后中子的速率；

①由于鉛核質(zhì)量比中子質(zhì)量大很多，碰撞后中子幾乎被原速率彈回；

②由于電子質(zhì)量比中子質(zhì)量小很多，碰撞后中子將基本不會減速；

③由于中子質(zhì)量與氫核質(zhì)量相差不多，碰撞后中子的速率將會減小很多．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示,一個質(zhì)量為0.6 kg 的小球以某一初速度從P點水平拋出,恰好從光滑圓弧ABC的A點的切線方向進(jìn)入圓弧(不計空氣阻力,進(jìn)入圓弧時無機(jī)械能損失)。已知圓弧的半徑R=0.3 m,θ=60°,小球到達(dá)A點時的速度vA=4 m/s。g取10 m/s2,求:

(1)小球做平拋運動的初速度v0。

(2)P點與A點的高度差h。

(3)小球到達(dá)圓弧最高點C時對軌道的壓力

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，P是一束含有兩種單色光的光線，沿圖示方向射向半圓形玻璃磚的圓心O，折射后分成a、b兩束光線，則下列說法中正確的是（　�。�

A.a光頻率小于b光頻率

B.在玻璃磚中傳播的時間a光比b光長

C.玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率

D.若讓玻璃磚在紙面內(nèi)繞O點逆時針轉(zhuǎn)動180°，P光線保持不變，則a、b兩束光線也保持不變

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一滑雪運動員以滑雪板和滑雪杖為工具在平直雪道上進(jìn)行滑雪訓(xùn)練。如圖所示，某次訓(xùn)練中，他站在雪道上第一次利用滑雪杖對雪面的作用獲得水平推力F=60N而向前滑行，其作用時間為t1=1s，撤除水平推力F后經(jīng)過t2=2s，他第二次利用滑雪杖對雪面的作用獲得同樣的水平推力且其作用時間仍為1s。已知該運動員連同裝備的總質(zhì)量為m=50kg，在整個運動過程中受到的滑動摩擦力大小恒為f=10N，求該運動員（可視為質(zhì)點）第二次撤除水平推力后滑行的最大距離。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，MN是半徑為R=0.8m的豎直四分之一光滑弧軌道。豎直固定在水平桌面上，軌道末端處于桌子邊緣并與水平桌面相切于N點。把一質(zhì)量為m=1kg的小球B靜止放于N點，另一個與B完全相同的小球A由M點靜止釋放，經(jīng)過N點時與B球發(fā)生正碰，碰后粘在一起水平飛出，落在地面上的P點，若桌面高度為h=1.25m，取重力加速度g=l0m/s2。不計空氣阻力，小球可視為質(zhì)點。求：

(1)與B球碰前瞬間，A球的速度大小：

(2)A、B兩球碰后瞬間的共同速度大小；

(3)P點與N點之間的水平距離x。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，a、b是兩顆繞地球做勻速圓周運動的人造衛(wèi)星，它們軌道半徑分別是2R和3R（R為地球半徑）。下列說法中正確的是（　�。�

A.a、b的線速度大小之比是2：3B.a、b的周期之比是2：3

C.a、b的角速度大小之比是2：3D.a、b的向心加速度大小之比是9：4

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為一真空示波管，電子從燈絲K發(fā)出（初速度不計），經(jīng)燈絲與A板間的加速電壓加速，從A板中心孔沿中心線射出，然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場中（偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強(qiáng)電場），電子進(jìn)入M、N間電場時的速度與電場方向垂直，電子經(jīng)過電場后打在熒光屏上的P點。己知加速電壓為，M、N兩板間的電壓為，兩板間的距離為d，板長為，板右端到熒光屏的距離為，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e。（不計重力）求：

（1）電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場時的速度v0；

（2）電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時的側(cè)移量y；

（3）P點到O點的距離Y；

（4）電子打到屏上P點的速度。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】用如圖甲所示的裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，保持小車質(zhì)量一定時，驗證小車加速度a與合力F的關(guān)系。

(1)除了電火花計時器、小車、砝碼、砝碼盤、細(xì)線、附有定滑輪的長木板、墊木、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列器材中必須使用的有_____（填選項前的字母）。

A．電壓可調(diào)的直流電源

B．220V、50Hz的交流電源

C．刻度尺

D．天平（附砝碼）

E．秒表

(2)為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力，以下操作正確的是_____。

A．調(diào)整長木板上滑輪的高度使細(xì)線與長木板平行

B．在調(diào)整長木板的傾斜度平衡摩擦力時，應(yīng)當(dāng)將砝碼和砝碼盤通過細(xì)線掛在小車上

C．在調(diào)整長木板的傾斜度平衡摩擦力時，應(yīng)當(dāng)將穿過打點計時器的紙帶連在小車上

(3)已知實驗中打點計時器的打點周期為0.02s，得到的記錄紙帶如圖乙所示，圖中的點為計數(shù)點，每兩相鄰的計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，由此得D點的速度為_____m/s，小車加速度的大小a=_____m/s2（保留三位有效數(shù)字）。

(4)在本實驗中認(rèn)為細(xì)線的拉力F等于砝碼和砝碼盤的總重力，已知三位同學(xué)利用實驗數(shù)據(jù)做出的a–F圖象如圖丙中的I、II、III所示，下列分析正確的是_____（填選項前的字母）。

A．出現(xiàn)圖線I的原因可能是沒有平衡摩擦力

B．出現(xiàn)圖線II的原因可能是砝碼和砝碼盤的質(zhì)量不合適

C．出現(xiàn)圖線III的原因可能是在平衡摩擦力時長木板的傾角斜度過大

(5)在本實驗中認(rèn)為細(xì)線的拉力F等于砝碼和砝碼盤的總重力，由此造成的誤差是_____（填“系統(tǒng)誤差”或“偶然誤差”）。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為某靜電場中x軸上電勢φ隨x變化的情況，且x軸為該靜電場中的一根電場線，一個帶電粒子在坐標(biāo)原點O由靜止釋放，粒子僅在電場力作用下開始沿x軸正向運動，則下列說法正確的是（　�。�

A.粒子一定帶負(fù)電

B.從O到x1，電場方向先沿x軸正方向后沿x軸負(fù)方向

C.從O到x1，粒子運動的加速度先增大后減小

D.從O到x1，粒子先加速后減速

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