在核反应堆里,用石墨作减速剂,使铀核裂变所产生的快中子通过与碳核不断的碰撞而被减速。假设中子与碳核发生的是弹性正碰,且碰撞前碳核是静止的。已知碳核的质量近似为中子质量的12倍,中子原来的动能为E0,试求:
(1)经过一次碰撞后中子的能量变为多少?
(2)若E0=1.76MeV,则经过多少次碰撞后,中子的能量才可减少到0.025eV。
如图所示,质量为m、带电荷量为+q的小球(可看成质点)被长度为r的绝缘细绳系住并悬挂在固定点O,当一颗质量同为m、速度为v0的子弹沿水平方向瞬间射入原来在A点静止的小球,然后整体一起绕O点做圆周运动。若该小球运动的区域始终存在着竖直方向的匀强电场,且测得在圆周运动过程中,最低点A处绳的拉力TA=2mg,求:
(1)小球在最低点A处开始运动时的速度大小;
(2)匀强电场的电场强度的大小和方向;
(3)子弹和小球通过最高点B时的总动能。
如图所示,一对平行金属板水平放置,板间距离为d,板间有磁感应强度为B的垂直于纸面向里的匀强磁场,将金属板接入如图所示的电路,已知电源的内电阻为r,滑动变阻器的总电阻为R,现将开关K闭合,并将滑动触头P调节至距离电阻R的右端为其总长度的1/4时,让一个质量为m、电量为q宏观带电粒子从两板间的正中央以某一初速度水平飞入场区,发现其恰好能够做匀速圆周运动。
(1)试判断该粒子的电性,求电源的电动势;
(2)若将滑动触头P调到电阻R的正中间位置时,该粒子仍以同样的状态入射,发现其沿水平方向的直线从板间飞出,求该粒子进入场区时的初速度;
(3)若将滑块触头P调到最左边,该粒子仍以同样的状态入射,发现其恰好从金属板的边缘飞出,求粒子飞出时的动能。
如图所示,螺线管与相距L的两竖直放置的导轨相连,导轨处于垂直纸面向外、磁感应强度为B0的匀强磁场中。金属杆ab垂直导轨,杆与导轨接触良好,并可沿导轨无摩擦滑动。螺线管横截面积为S,线圈匝数为N,电阻为R1,管内有水平向左的变化磁场。已知金属杆ab的质量为m,电阻为R2,重力加速度为g.不计导轨的电阻,不计空气阻力,忽略螺线管磁场对杆ab的影响。
(1)为使ab杆保持静止,求通过ab的电流的大小和方向;
(2)当ab杆保持静止时,求螺线管内磁场的磁感应强度B的变化率;
(3)若螺线管内方向向左的磁场的磁感应强度的变化率(k>0)。将金属杆ab由静止释放,杆将向下运动。当杆的速度为v时,仍在向下做加速运动。求此时杆的加速度的大小。设导轨足够长。
如图所示,光滑水平面上有一长木板,长木板的上表面也是水平光滑的,右端用细绳拴在墙上,左端上部固定一轻质弹簧,质量为的铁球以某一初速度,在木板的上表面上向左匀速运动,铁球与弹簧刚接触时绳子绷紧,小球的速度仍与初速度相同,弹簧被压缩后,铁球的速度逐渐减小,当速度减小到初速度的一半时,弹簧的弹性势能为
,此时细绳恰好被拉断(不考虑这一过程中的能量损失),此后木板开始向左运动。
(1)铁球开始运动时的初速度是多少?
(2)若木板的质量为,木板开始运动后弹簧的弹性势能最大是多少?
(3)为使木板获得的动能最大,木板的质量应为多大?
如图所示,在高为h=5m的平台右边缘上,放着一个质量M=3kg的铁块,现有一质量为m=1kg的钢球以v0=10m/s的水平速度与铁块在极短的时间内发生正碰被反弹,落地点距离平台右边缘的水平距离为l=2m.已知铁块与平台之间的动摩擦因数为0.5,求钢球落地时铁块距平台右边缘的距离s(不计空气阻力,铁块和钢球都看成质点).