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(guò)程和下述力學(xué)模型類似:兩個(gè)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?fàn)顟B(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14所示.C與B發(fā)生碰撞并立即結(jié)成一個(gè)整體D，在它們繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)彈簧長(zhǎng)度變到最短時(shí)，長(zhǎng)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(dòng)，A與P接觸而不粘連.過(guò)一段時(shí)間，突然解除鎖定（鎖定及解除鎖定均無(wú)機(jī)械能損失），已知A、B、C三球的質(zhì)量均為m.求：

圖14

（1）彈簧長(zhǎng)度剛被鎖定后A球的速度;?

（2）在A球離開(kāi)擋板P之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能.

(1) v0　(2) mv02


解析:

(1)C與B發(fā)生碰撞并結(jié)成一個(gè)整體D，則mv0=2mvD,所以D的速度為vD=0.5v0.

D與A通過(guò)彈簧發(fā)生相互作用，當(dāng)A、D速度相等時(shí)彈簧長(zhǎng)度變到最短，此時(shí)A、D的共同速度由

此過(guò)程中彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能為Ep=

(2)A球與擋板P發(fā)生碰撞后，A、D一起均靜止在擋板P處.?

解除鎖定后在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)前，彈簧彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為D的動(dòng)能

Ep=(2m)v12,所以彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)D的速度為

v1=v0?

彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)后A離開(kāi)擋板，A、D組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，當(dāng)A、D具有共同速度時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能達(dá)到最大.?

2mv1=(2m+3m)v2　v2=v0?

彈簧的彈性勢(shì)能為

所以在A球離開(kāi)擋板P之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（2013?開(kāi)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(guò)程和下述力學(xué)模型類似．兩個(gè)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?fàn)顟B(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(gè)整體D．在它們繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)彈簧長(zhǎng)度變到最短時(shí)，長(zhǎng)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(dòng)，A與P接觸而不粘連．過(guò)一段時(shí)間，突然解除鎖定（鎖定及解除鎖定均無(wú)機(jī)械能損失）．已知A、B、C三球的質(zhì)量均為m．
（i）求彈簧長(zhǎng)度剛被鎖定后A球的速度．
（ii）求在A球離開(kāi)擋板P之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能．

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科目：高中物理 來(lái)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(guò)程和下述力學(xué)模型類似.兩個(gè)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?fàn)顟B(tài).在它們左邊有一垂直于軌道的固定擋板P，右邊有一個(gè)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(gè)整體D.在它們繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)彈簧長(zhǎng)度變到最短時(shí)，長(zhǎng)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(dòng)，A與P接觸而不黏連.過(guò)一段時(shí)間，突然解除鎖定(鎖定及解除鎖定均無(wú)機(jī)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(zhǎng)度剛被鎖定后A球的速度；

(2)在A球離開(kāi)擋板P之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能.

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科目：高中物理 來(lái)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(guò)程和下述力學(xué)模型類似.兩個(gè)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?fàn)顟B(tài).在它們左邊有一垂直于軌道的固定擋板P，右邊有一個(gè)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(gè)整體D.在它們繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)彈簧長(zhǎng)度變到最短時(shí)，長(zhǎng)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(dòng)，A與P接觸而不黏連.過(guò)一段時(shí)間，突然解除鎖定(鎖定及解除鎖定均無(wú)機(jī)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(zhǎng)度剛被鎖定后A球的速度；

(2)在A球離開(kāi)擋板P之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

（1）（5分）正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)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(guò)程，15 O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子，被探測(cè)器探測(cè)到，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像，根據(jù)PET原理，回答下列問(wèn)題。

①寫出15 O的衰變和正負(fù)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(guò)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(cè)到的正負(fù)電子湮滅后生成的光子的波長(zhǎng)=                    

④PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)               。（填“長(zhǎng)”、“短”或“長(zhǎng)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(guò)程和下述力學(xué)模型類似、兩個(gè)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?fàn)顟B(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(gè)整體D。在它們繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)彈簧長(zhǎng)度變到最短時(shí)，長(zhǎng)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(dòng)，A與P接觸而不粘連。過(guò)一段時(shí)間，突然解除鎖定(鎖定及解除鎖定均無(wú)機(jī)械能損失)。已知A、B、C三球的質(zhì)量均為m。

    ①求彈簧長(zhǎng)度剛被鎖定后A球的速度。

②求在A球離開(kāi)擋板P之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能。

 

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科目：高中物理 來(lái)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(jì)算題

（1）（5分）正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)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(guò)程，15 O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子，被探測(cè)器探測(cè)到，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像，根據(jù)PET原理，回答下列問(wèn)題。

①寫出15 O的衰變和正負(fù)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(guò)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(cè)到的正負(fù)電子湮滅后生成的光子的波長(zhǎng)=                    

④PET中所選的放射性同位素的半衰期應(yīng)                。（填“長(zhǎng)”、“短”或“長(zhǎng)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(guò)程和下述力學(xué)模型類似、兩個(gè)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?fàn)顟B(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(gè)整體D。在它們繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)彈簧長(zhǎng)度變到最短時(shí)，長(zhǎng)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(dòng)，A與P接觸而不粘連。過(guò)一段時(shí)間，突然解除鎖定(鎖定及解除鎖定均無(wú)機(jī)械能損失)。已知A、B、C三球的質(zhì)量均為m。

    ①求彈簧長(zhǎng)度剛被鎖定后A球的速度。

②求在A球離開(kāi)擋板P之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能。

 

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