2001年9月11日,美国遭受了历史上规模最大、损失最为惨重的恐怖主义袭击,恐怖分子劫持客机分别撞击了纽约的“世贸大楼”和华盛顿的“五角大楼”.其中一架客机拦腰撞到世贸大楼的南部塔楼第60层地方,并引起巨大爆炸,大约1 h后,南部塔楼部分轰然倒塌(高约245 m),灰尘和残骸四处飞溅,300多名救援警察和消防人员没来得及逃生.
我们不妨设置一个情境:当处于倒塌部分正下方的地面人员,看到一块质量约为
4×103 kg的楼墙块竖直倒下的同时到作出反应开始逃离需0.2 s的时间,逃离的安全区域
为离大厦100 m外(实际的安全区要更远).设该坠落块与地面作用时间为0.05 s,不计
空气阻力,g取10 m/s2.
求:(1)地面人员要逃离大厦到安全区至少要以多大速度奔跑?(忽略人的加速时间,百米短跑世界记录为9″79)
(2)该坠落块对地产生的平均作用力多大?
(3)由于爆炸引起地表震动,设产生的纵波的传播速率vp="9.1" km/s,横波的传播速率vs="3.1" km/s,设在某处的地震勘测中心记录到两种不同震感之间的时间间隔Δt0=5s,那么观测记录者与震源之间的距离s为多少千米?
如下一系列核反应是在恒星内部发生的:





其中
为质子,
为
粒子,
为正电子,
为一种中微子.已知质子的质量为
,
粒子的质量为
,正电子的质量为
,中微子的质量可忽略不计,真空中的光速
,试计算该系列核反应完成后释放的能量.
(1)放射性物质
和
的核衰变方程为:
,
方程中的X1代表的是_____,X2代表的是______.
⑵如图所示,铅盒内装有能释放α、β和γ射线的放射性物质,在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B,在图17(a)、(b)中分别画出射线运动轨迹的示意图.(在所画的轨迹上须标明是α、β和γ中的哪种射线)
(原子量为232.0372)衰变为
(原子量为228.0287)时,释放出α粒子(
的原子量为4.0026),写出核反应方程,并求出衰变过程中释放出多少能量.
一速度为v的高速α粒子(
)与同方向运动的氖核(
)发生弹性正碰,碰后α粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速度(不计相对论修正)。
太阳现正处于主序星演化阶段.它主要是由电子和
、
等原子核组成.维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应,核反应方程是
释放的核能,这些核能最后转化为辐射能.根据目前关于恒星演化的理论,若由于聚变反应而使太阳中的
核数目从现有数减少10%,太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段.为了简化,假定目前太阳全部由电子和
核组成.
(1)为了研究太阳演化进程,需知道目前太阳的质量M.已知地球半径R=6.4×106 m,地球质量m=6.0×1024 kg,日地中心的距离r=1.5×1011 m,地球表面处的重力加速度g=10m/s2,1年约为3.2×107秒,试估算目前太阳的质量M.
(2)已知质子质量mp=1.6726×10
27 kg,
质量mα=6.6458×10
27 kg,电子质量 me=0.9×10
30 kg,光速c=3×108 m/s.求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能.
(3)又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上,每秒通过的太阳辐射能w=1.35×103 W/m2.试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命.(估算结果只要求一位有效数字.)