Question

（2011?吉安模擬）〔物理--選修3-5〕
（1）某原子核反應堆由鈾棒、鎘棒、慢化劑、冷卻劑和水泥防護層等組成，關于它們的作用，下列說法中正確的是

ABD

（填入正確選項前的字母）．
A．鈾棒是核反應堆的燃料
B．鎘棒是吸收中子的材料
C．慢化劑（如石墨、重水等）起減慢核反應的作用
D．冷卻劑把反應堆的熱量傳遞出去，同時使反應堆冷卻
（2）如圖所示，光滑水平面上放置前后連接著的甲、乙兩輛小車，小車的質量均為M=4kg、車長相同為L=2.5m，甲車上表面水平且光滑，乙車上表面水平但粗糙．一根通過細線拴著且被壓縮的輕質彈簧固定在甲車的左端，質量為m=2kg的滑塊P（可視為質點）與彈簧的右端接觸但不相連，此時彈簧的彈性勢能E₀=20J．彈簧的長度遠小于車的長度，整個系統處于靜止狀態．兩車之間有一感應機關，在它的作用下，當滑塊滑過兩車連接處時，兩車將自動分離．現剪斷細線，滑塊先后在甲、乙小車上滑行，最終滑塊恰好滑到乙車的另一端而未滑出乙車．取g=10m/s²，求：
①滑塊P滑上乙車前瞬間的速度；
②滑塊P與乙車之間的動摩擦因數．

Answer 1

分析：（1）原子核反應堆中鈾棒是核反應堆的燃料，鎘棒是吸收中子的材料，慢化劑（如石墨、重水等）起減慢裂變產生的快中子的速度，冷卻劑把反應堆的熱量傳遞出去，同時使反應堆冷卻．
（2）①從剪斷細線，到滑塊P滑上乙車前瞬間，系統的動量守恒和機械能守恒，根據兩個守恒定律列方程求解滑塊P滑上乙車前瞬間的速度；②由題，滑塊最終恰好滑到乙車的另一端而未滑出乙車，說明滑塊與乙車的速度相同，根據動量守恒定律求出共同速度，根據能量守恒定律求解動摩擦因數．
堆中的慢化劑應該是將裂變產生的快中子減慢成熱中子，提高裂變反應的幾率的作用，如果不減速，裂變產生的快中子容易被鈾238吸收（吸收后不裂變）導致中子數量減少，鏈式反應無法繼續進行．減慢核反應是靠某些材料吸收中子而不是減速來減慢核反應的．

解答：解：（1）
A、原子核反應堆中鈾棒是核反應堆的燃料．故A正確．
B、鎘棒能吸收中子，控制速率．故B正確．
C、慢化劑將裂變產生的快中子減慢成熱中子，提高裂變反應的幾率的作用，不是減速來減慢核反應的．故C錯誤．
D、冷卻劑把反應堆核反應產生的熱量傳遞出去，同時使反應堆冷卻．故D正確．
故選ABD．
（2）①滑塊P滑上乙車前瞬間的速度為v，兩車一起運動速度為V，取向右方向為正方向，則根據動量守恒和機械能守恒得
   mv-2MV=0                ①
  E₀=

1

2

mv2+2?

1

2

MV2        ②
代入解得，v=4m/s，V=1m/s
②當滑塊恰好滑到乙車的另一端而未滑出乙車時，兩者速度相同，設共同速度為v′．根據動量守恒和能量守恒得
   mv-MV=（m-M）v′③
μmgL=

1

2

mv2+

1

2

MV2-

1

2

(m+M)v′2  ④
代入解得，μ=

1

3

故答案為：
（1）ABD
（2）①滑塊P滑上乙車前瞬間的速度是4m/s；
②滑塊P與乙車之間的動摩擦因數μ=

1

3

．

點評：本題第（2）題是動量與能量守恒問題，要靈活確定研究對象，選擇研究的過程，這是應用兩個守恒定律的基礎．