Question

【物理—選修3-5】（15分）

   （1）（5分）中國(guó)第三代核電自主化依托項(xiàng)目——山東海陽(yáng)核電站一期工程，已于2009年10月正式開工。在核電站中，核反應(yīng)堆釋放的核能轉(zhuǎn)化為電能。核反應(yīng)堆的工作原理是利用中子轟擊重核發(fā)生裂變反應(yīng)，釋放出大量核能。核反應(yīng)方程式U+n→Ba+Kr+aX是反應(yīng)堆中發(fā)生的許多核反應(yīng)中的一種，n為中子，X為待求粒子，a為X的個(gè)數(shù)，則X為________，a=________。以m_u、m_Ba、m_Kr分別表示U、Ba、Kr核的質(zhì)量，m_n 、m_p分別表示中子、質(zhì)子的質(zhì)量，c為真空中的光速，則在上述核反應(yīng)過程中放出的核能ΔE=__________________。

   （2）（10分）如圖所示，一質(zhì)量m₁=0．45kg的平頂小車靜止在光滑的水平軌道上。車頂右端放一質(zhì)量m₂=0．2kg的小物體，小物體可視為質(zhì)點(diǎn)�，F(xiàn)有一質(zhì)量m₀=0．05kg的子彈以水平速度v₀=100m/s射中小車左端，并留在車中，最終小物塊以5m/s的速度與小車脫離。子彈與車相互作用時(shí)間很短。g取10m/s²。求：

①子彈剛剛射入小車時(shí)，小車的速度大小。

②小物塊脫離小車時(shí)，小車的速度多大。

Answer 1

（15分）答案：（1）中子，3，（m_u-m_Ba-m_Kr-2m_n）c²（2）10m/s，8 m/s

解析：（1）根據(jù)核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可以確定，X為中子，a=3。由愛因斯坦的質(zhì)能聯(lián)系方程可得，核反應(yīng)過程中放出的核能ΔE=（m_u-m_Ba-m_Kr-2m_n）c²  。（5分）

（2）①子彈進(jìn)入小車的過程中，子彈與小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律得：

m₀v₀=（m₀＋m₁）v₁      （3分）

解得v₁=10m/s （2分）

②三物體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律得：

（m₀＋m₁）v₁=（m₀＋m₁）v₂＋m₂v₃    （3分）

解得：v₂=8 m/s     （2分）