Question

選修題3-5
（1）太陽內(nèi)部有多種熱核反應(yīng)，其中的一個反應(yīng)方程是：²₁H+³₁H→⁴₂He+x．若已知²₁H的質(zhì)量為m₁，³₁H的質(zhì)量為m₂，⁴₂He的質(zhì)量為m₃，x的質(zhì)量為m₄，則下列說法中正確的是：
A．x是中子
B．²₁H和³₁H在常溫下就能夠發(fā)生聚變
C．這個反應(yīng)釋放的核能為△E=（m₁+m₂-m₃-m₄）c²
D．我國大亞灣核電站就是利用輕核的聚變釋放的能量來發(fā)電的
（2）質(zhì)量為m_B=2kg的平板車B上表面水平，開始時靜止在光滑水平面上，在平板車左端靜止著一塊質(zhì)量為m_A=2kg的物體A，一顆質(zhì)量為m₀=0.01kg的子彈以v₀=600m/s的水平初速度瞬間射穿A后，速度變?yōu)関=100m/s，已知A，B之間的動摩擦因數(shù)不為零，且A與B最終達(dá)到相對靜止．求：
①物體A的最大速度v_A；
②平板車B的最大速度v_B．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒，得到x的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)，即可得到x是什么粒子．聚變不能在常溫下發(fā)生．根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，求解核反應(yīng)釋放的核能．我國大亞灣核電站就是利用重核的裂變釋放的能量來發(fā)電的．
（2）①子彈射穿A后瞬間，A的速度最大．根據(jù)動量守恒定律求解物體A的最大速度v_A；
②子彈射穿物體A后，A獲得了速度，將相對于小車B向右運動，受到小車水平向左的滑動摩擦力而做勻減速運動，小車受到水平向右的滑動摩擦力而做勻加速運動，當(dāng)兩者速度相等時，一起做勻速直線運動，小車的速度達(dá)到最大，由子彈、A、B組成的系統(tǒng)動量守恒求解車的最大速度．

解答：解：（1）A、根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得到，x的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，則x是中子．故A正確．
B、²₁H和³₁H在常溫下不能發(fā)生聚變，只有在高溫下才能發(fā)生聚變．故B錯誤．
C、該方程的質(zhì)量虧損為△m=m₁+m₂-m₃-m₄，△E=△mc²=（m₁+m₂-m₃-m₄）c²，故C正確．
D、我國大亞灣核電站就是利用重核的裂變釋放的能量來發(fā)電的．故D錯誤．
故選AC
（2）子彈射穿物體A后，A獲得了速度，將相對于小車B向右運動，受到小車水平向左的滑動摩擦力而做勻減速運動，小車受到水平向右的滑動摩擦力而做勻加速運動，當(dāng)兩者速度相等時，一起做勻速直線運動，小車的速度達(dá)到最大，則在子彈射穿A后瞬間A的速度最大．
由子彈、A組成的系統(tǒng)動量守恒得：
m₀v₀=m₀v+m_Av_A，
解得：v_A=2.5m/s
由子彈、A、B組成的系統(tǒng)動量守恒得：
m₀v₀=m₀v+（m_A+m_B）v_B，
解得：v_B=1.25m/s
答：（1）AC；
    （2）①物體A的最大速度v_A是2.5m/s．②平板車B的最大速度v_B是1.25m/s．

點評：對于核反應(yīng)方程，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒進(jìn)行配平，確定x是何種粒子．對于力學(xué)綜合題，把握運動過程的規(guī)律是關(guān)鍵，子彈打擊木塊的過程，動量守恒是基本規(guī)律．