在原子核物理中，研究核子與核子關(guān)聯(lián)的最有效途徑是“雙電荷交換反應(yīng)”.這類反應(yīng)的前半部分過程和下述力學(xué)模型類似.兩個小球A和B用輕質(zhì)彈簧相連，在光滑的水平軌道上處于靜止狀態(tài).在它們左邊有一垂直于軌道的固定擋板P，右邊有一個小球C沿軌道以速度v0射向B球，如圖6-4-9所示，C與B發(fā)生碰撞并立即結(jié)成一個整體D.在它們繼續(xù)向左運動的過程中，當彈簧長度變到最短時，長度突然被鎖定，不再改變.然后，A球與擋板P發(fā)生碰撞，碰后A、D都靜止不動，A與P接觸而不黏連.過一段時間，突然解除鎖定(鎖定及解除鎖定均無機械能損失).已知A、B、C三球的質(zhì)量均為m，求：

圖6-4-9

(1)彈簧長度剛被鎖定后A球的速度；

(2)在A球離開擋板P之后的運動過程中，彈簧的最大彈性勢能.

解析：(1)設(shè)C球與B球黏合成D時，D的速度為v1，由動量守恒，有mv0=（m+m）v1①

當彈簧壓至最短時，D與A的速度相等，設(shè)此速度為v2，由動量守恒，有

2mv1=3mv2                                                                   ②

由①②兩式得A的速度v2=v0.

(2)設(shè)彈簧長度被鎖定后，貯存在彈簧中的勢能為Ep，由能量守恒，有

·2mv12=·3mv22+Ep

撞擊P后，A與D的動能都為零，解除鎖定后，當彈簧剛恢復(fù)到自然長度時，勢能全部轉(zhuǎn)變成D的動能.設(shè)D的速度為v3，則有

Ep=（2m）·v32

以后彈簧伸長，A球離開擋板P，并獲得速度，當A、D的速度相等時，彈簧伸至最長.設(shè)此時的速度為v4，由動量守恒，有2mv3=3mv4

當彈簧伸到最長時，其勢能最大，設(shè)此勢能為Ep′，由能量守恒，有

·2mv32=·3mv42+Ep′

解以上各式得Ep′=mv02.

答案：(1)v0  (2)mv02


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?開封一模）在原子核物理中，研究核子與核關(guān)聯(lián)的最有效途徑是“雙電荷交換反應(yīng)”．這類反應(yīng)的前半部分過程和下述力學(xué)模型類似．兩個小球A和B用輕質(zhì)彈簧相連，在光滑的水平直軌道上處于靜止狀態(tài)．在它們左邊有一垂直于軌道的固定擋板P，右邊有一小球C沿軌道以速度v0．射向B球，如圖所示．C與B發(fā)生碰撞并立即結(jié)成一個整體D．在它們繼續(xù)向左運動的過程中，當彈簧長度變到最短時，長度突然被鎖定，不再改變．然后，A球與擋板P發(fā)生碰撞，碰后A、D都靜止不動，A與P接觸而不粘連．過一段時間，突然解除鎖定（鎖定及解除鎖定均無機械能損失）．已知A、B、C三球的質(zhì)量均為m．
（i）求彈簧長度剛被鎖定后A球的速度．
（ii）求在A球離開擋板P之后的運動過程中，彈簧的最大彈性勢能．

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科目：高中物理 來源： 題型：

在原子核物理中，研究核子與核子關(guān)聯(lián)的最有效途徑是“雙電荷交換反應(yīng)”.這類反應(yīng)的前半部分過程和下述力學(xué)模型類似.兩個小球A和B用輕質(zhì)彈簧相連，在光滑的水平軌道上處于靜止狀態(tài).在它們左邊有一垂直于軌道的固定擋板P，右邊有一個小球C沿軌道以速度v0射向B球，如圖6-4-9所示，C與B發(fā)生碰撞并立即結(jié)成一個整體D.在它們繼續(xù)向左運動的過程中，當彈簧長度變到最短時，長度突然被鎖定，不再改變.然后，A球與擋板P發(fā)生碰撞，碰后A、D都靜止不動，A與P接觸而不黏連.過一段時間，突然解除鎖定(鎖定及解除鎖定均無機械能損失).已知A、B、C三球的質(zhì)量均為m，求：

圖6-4-9

(1)彈簧長度剛被鎖定后A球的速度；

(2)在A球離開擋板P之后的運動過程中，彈簧的最大彈性勢能.

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）（5分）正電子發(fā)射計算機斷層顯像（PET）的基本原理是：將放射性同位素15 O注入人體，參與人體的代謝過程，15 O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清晰的圖像，根據(jù)PET原理，回答下列問題。

①寫出15 O的衰變和正負電子湮滅的方程式            、              。

②將放射性同位素15 O注入人體，15 O的主要用途是                  

A．利用它的射線   B．作為示蹤原子

C．參與人體的代謝過程   D．有氧呼吸

③設(shè)電子的質(zhì)量為m，所帶電荷量為q，光速為c，普朗克常量為h，則探測到的正負電子湮滅后生成的光子的波長=                    

④PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)               。（填“長”、“短”或“長短均可”）

（2）（10分）在原子核物理中，研究核子與核子關(guān)系的最有效途徑是“雙電荷交換反應(yīng)”。這類反應(yīng)的前半部分過程和下述力學(xué)模型類似、兩個小球A和B用輕質(zhì)彈簧相連。在光滑水平直軌道上處于靜止狀態(tài)。在它們左邊有一垂直于軌道的固定擋板P，右邊有一小球C沿軌道以速度v0射向B球，如圖所示。C與B發(fā)生碰撞并立即結(jié)成一個整體D。在它們繼續(xù)向左運動的過程中，當彈簧長度變到最短時，長度突然被鎖定，不再改變，然后，A球與擋板P發(fā)生碰撞，碰撞后A、D都靜止不動，A與P接觸而不粘連。過一段時間，突然解除鎖定(鎖定及解除鎖定均無機械能損失)。已知A、B、C三球的質(zhì)量均為m。

    ①求彈簧長度剛被鎖定后A球的速度。

②求在A球離開擋板P之后的運動過程中，彈簧的最大彈性勢能。

 

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科目：高中物理 來源：2010-2011學(xué)年黑龍江省高三第三次考試（理綜）物理部分 題型：計算題

（1）（5分）正電子發(fā)射計算機斷層顯像（PET）的基本原理是：將放射性同位素15 O注入人體，參與人體的代謝過程，15 O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對光子，被探測器探測到，經(jīng)計算機處理后產(chǎn)生清晰的圖像，根據(jù)PET原理，回答下列問題。

①寫出15 O的衰變和正負電子湮滅的方程式            、               。

②將放射性同位素15 O注入人體，15 O的主要用途是                  

A．利用它的射線   B．作為示蹤原子

C．參與人體的代謝過程   D．有氧呼吸

③設(shè)電子的質(zhì)量為m，所帶電荷量為q，光速為c，普朗克常量為h，則探測到的正負電子湮滅后生成的光子的波長=                    

④PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)                。（填“長”、“短”或“長短均可”）

（2）（10分）在原子核物理中，研究核子與核子關(guān)系的最有效途徑是“雙電荷交換反應(yīng)”。這類反應(yīng)的前半部分過程和下述力學(xué)模型類似、兩個小球A和B用輕質(zhì)彈簧相連。在光滑水平直軌道上處于靜止狀態(tài)。在它們左邊有一垂直于軌道的固定擋板P，右邊有一小球C沿軌道以速度v0射向B球，如圖所示。C與B發(fā)生碰撞并立即結(jié)成一個整體D。在它們繼續(xù)向左運動的過程中，當彈簧長度變到最短時，長度突然被鎖定，不再改變，然后，A球與擋板P發(fā)生碰撞，碰撞后A、D都靜止不動，A與P接觸而不粘連。過一段時間，突然解除鎖定(鎖定及解除鎖定均無機械能損失)。已知A、B、C三球的質(zhì)量均為m。

    ①求彈簧長度剛被鎖定后A球的速度。

②求在A球離開擋板P之后的運動過程中，彈簧的最大彈性勢能。

 

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