4．輕核的聚變

把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出的核能的反應(yīng)叫輕核的聚變．聚變反應(yīng)釋放能量較多，典型的輕核聚變?yōu)椋?/p>

　　 　H+H　　 He+n

3、　 裂變

把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出的核能的反應(yīng)，叫裂變

典型的裂變反應(yīng)是：

　　　　 U+n　　 Sr+Xe+10n

2、　 核能

(1)核反應(yīng)中放出的能量稱為核能

(2)質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子質(zhì)量之和．質(zhì)量虧損．

(3)質(zhì)能方程： 質(zhì)能關(guān)系為E＝mc²

　　　　 　　　　　　原子核的結(jié)合能ΔE=Δmc²

1、　 核反應(yīng)

在核物理學(xué)中，原子核在其它粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程，稱為核反應(yīng)．

典型的原子核人工轉(zhuǎn)變：

　 　N+He　 　O+H　　 質(zhì)子H的發(fā)現(xiàn)方程　　 盧瑟福

　　 Be+He　　 C+n　 中子n的發(fā)現(xiàn)方程　　 查德威克

5．聲波也能發(fā)生反射、干涉和衍射等現(xiàn)象。聲波的共振現(xiàn)象稱為聲波的共鳴。

4．人耳只能區(qū)分開(kāi)相差0.1s以上的兩個(gè)聲音。

3．人耳可以聽(tīng)到的聲波的頻率范圍是20Hz-20000Hz。頻率低于20Hz的聲波叫次聲波，頻率高于20000Hz的聲波叫超聲波。

2．空氣中的聲速可認(rèn)為是340m/s，水中的聲速是1450m/s，鐵中的聲速是5400m/s。

1．空氣中的聲波是縱波。

7．波動(dòng)圖象的應(yīng)用：

(1)從圖象上直接讀出振幅、波長(zhǎng)、任一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)位移。

(2)波動(dòng)方向<==>振動(dòng)方向。

方法：選擇對(duì)應(yīng)的半周，再由波動(dòng)方向與振動(dòng)方向“頭頭相對(duì)、尾尾相對(duì)”來(lái)判斷。

如圖：

[例7]如圖是一列沿x軸正方向傳播的機(jī)械波在某時(shí)刻的波

形圖。由圖可知：這列波的振幅為5cm，波長(zhǎng)為 4m 。此時(shí)刻

P點(diǎn)的位移為2.5cm，速度方向?yàn)?u>沿y軸正方向，加速度方向

沿y軸負(fù)方向； Q點(diǎn)的位移為－5cm，速度為　 0 ，加速度方

向沿y軸正方向。

[例8]如圖是一列波在t₁=0時(shí)刻的波形，波的傳播速度

為2m/s，若傳播方向沿x軸負(fù)向，則從t₁=0到t₂=2.5s的時(shí)間

內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)M通過(guò)的路程為_(kāi)_____，位移為_(kāi)____�！　　　　　　　　　�

解析：由圖：波長(zhǎng)λ=0.4m，又波速v=2m/s，可得：

周期T=0.2s，所以質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)了12.5T。

對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)1T，通過(guò)的路程總是4A；振動(dòng)0.5T，通過(guò)的路程總是2A。

所以，質(zhì)點(diǎn)M通過(guò)的路程12×4A+2A=250cm=2.5m。質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)12.5T時(shí)仍在平衡位置。

所以位移為0。

[例9]在波的傳播方向上，距離一定的P與Q點(diǎn)之間只有一個(gè)波谷的四種情況，如圖A、B、C、D所示。已知這四列波在同一種介質(zhì)中均向右傳播，則質(zhì)點(diǎn)P能首先達(dá)到波谷的是( 　)

解析：四列波在同一種介質(zhì)中傳播，則波速v應(yīng)相同。由T=λ/v得：T_D>T_A=T_B>T_C；

再結(jié)合波動(dòng)方向和振動(dòng)方向的關(guān)系得：C圖中的P點(diǎn)首先達(dá)到波谷。

(3)兩個(gè)時(shí)刻的波形問(wèn)題：設(shè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)時(shí)間(波的傳播時(shí)間)為t，波傳播的距離為x。

則：t=nT+△t即有x=nλ+△x (△x=v△t) 且質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT(波傳播nλ)時(shí)，波形不變。

①根據(jù)某時(shí)刻的波形，畫另一時(shí)刻的波形。

方法1：波形平移法：當(dāng)波傳播距離x=nλ+△x時(shí)，波形平移△x即可。

方法2：特殊質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)法：當(dāng)波傳播時(shí)間t=nT+△t時(shí)，根據(jù)振動(dòng)方向判斷相鄰特殊點(diǎn)(峰點(diǎn)，谷點(diǎn)，平衡點(diǎn))振動(dòng)△t后的位置進(jìn)而確定波形。

②根據(jù)兩時(shí)刻的波形，求某些物理量(周期、波速、傳播方向等)

[例10]如圖是一列向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖。

已知波速v=0.5m/s，畫出該時(shí)刻7s前及7s后的瞬時(shí)波形圖。

解析：λ=2m，v=0.5m/s，T ==4 s.所以⑴波在7s內(nèi)傳播

的距離為x=vt=3.5m=1λ⑵質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間為1T。

方法1　 波形平移法：現(xiàn)有波形向右平移λ可得7s后的波形；

現(xiàn)有波形向左平移λ可得7s前的波形。

由上得到圖中7s后的瞬時(shí)波形圖(粗實(shí)線)和7s前的瞬時(shí)波形圖(虛線)。

方法2　 特殊質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)法：根據(jù)波動(dòng)方向和振動(dòng)方向的關(guān)系，確定兩個(gè)特殊點(diǎn)(如平衡點(diǎn)和峰點(diǎn))在3T/4前和3T/4后的位置進(jìn)而確定波形。請(qǐng)讀者試著自行分析畫出波形。

[例11]如圖實(shí)線是某時(shí)刻的波形圖象，虛線是經(jīng)過(guò)0.2s

時(shí)的波形圖象。求：

①波傳播的可能距離 ②可能的周期(頻率)

③可能的波速　 ④若波速是35m/s，求波的傳播方向　

⑤若0.2s小于一個(gè)周期時(shí)，傳播的距離、周期(頻率)、波速。

解析：

①題中沒(méi)給出波的傳播方向，所以有兩種可能：向左傳播或向右傳播。

向左傳播時(shí)，傳播的距離為x=nλ+3λ/4=(4n+3)m　 (n=0、1、2　 …)

向右傳播時(shí)，傳播的距離為x=nλ+λ/4=(4n+1)m　 (n=0、1、2　 …)

②向左傳播時(shí)，傳播的時(shí)間為t=nT+3T/4得：T=4t/(4n+3)=0.8 /(4n+3)(n=0、1、2　 …)

向右傳播時(shí)，傳播的時(shí)間為t=nT+T/4得：T=4t/(4n+1)=0.8 /(4n+1)　 (n=0、1、2　 …)

③計(jì)算波速，有兩種方法。v=x/t 　或v=λ/T

向左傳播時(shí)，v=x/t=(4n+3)/0.2=(20n+15)m/s. 或v=λ/T=4 (4n+3)/0.8=(20n+15)m/s.(n=0、1、2　 …)

向右傳播時(shí)，v=x/t=(4n+1)/0.2=(20n+5)m/s. 或v=λ/T=4 (4n+1)/0.8=(20n+5)m/s. (n=0、1、2　 …)

④若波速是35m/s，則波在0.2s內(nèi)傳播的距離為x=vt=35×0.2m=7m=1λ，所以波向左傳播。

⑤若0.2s小于一個(gè)周期，說(shuō)明波在0.2s內(nèi)傳播的距離小于一個(gè)波長(zhǎng)。則：

向左傳播時(shí)，傳播的距離x=3λ/4=3m；傳播的時(shí)間t=3T/4得：周期T=0.267s；波速v=15m/s.向右傳播時(shí)，傳播的距離為λ/4=1m；傳播的時(shí)間t=T/4得：周期T=0.8s；波速v =5m/s.

點(diǎn)評(píng)：做此類問(wèn)題的選擇題時(shí)，可用答案代入檢驗(yàn)法。

(4)根據(jù)波的傳播特點(diǎn)(運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向后傳)確定某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)問(wèn)題：

[例12]一列波在介質(zhì)中向某一方向傳播，如圖是此波在某一時(shí)刻的波形圖，且此時(shí)振動(dòng)還只發(fā)生在M、N之間，并知此波的周期為T，Q質(zhì)點(diǎn)速度方向在波形中是向下的。則：波源是_____；P質(zhì)點(diǎn)的起振方向?yàn)開(kāi)________；從波源起振開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)，P點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)的時(shí)間為_(kāi)_____。

解析：由Q點(diǎn)的振動(dòng)方向可知波向左傳播，N是波源。

由M點(diǎn)的起振方向(向上)得P質(zhì)點(diǎn)的起振方向向上。振動(dòng)從N點(diǎn)傳播到M點(diǎn)需要1T，傳播到P點(diǎn)需要3T/4，所以質(zhì)點(diǎn)P已經(jīng)振動(dòng)的時(shí)間為T/4.

[例13]如圖是一列向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻(開(kāi)始計(jì)時(shí))的波形圖，已知在t=1s時(shí)，B點(diǎn)第三次達(dá)到波峰(在1s內(nèi)B點(diǎn)有三次達(dá)到波峰)。則：

①周期為_(kāi)_______　　　　　　 ②波速為_(kāi)_____；

③D點(diǎn)起振的方向?yàn)開(kāi)________；④在t=____s時(shí)刻，此波傳到D點(diǎn)；在t=____s和t=___s時(shí)D點(diǎn)分別首次達(dá)到波峰和波谷；在t=____s和t=___s時(shí)D點(diǎn)分別第二次達(dá)到波峰和波谷。

解析：

①B點(diǎn)從t=0時(shí)刻開(kāi)始在經(jīng)過(guò)t=2.5T=1s第三次達(dá)到波峰，故周期T=0.4s.　

②由v=λ/T=10m/s.　

③D點(diǎn)的起振方向與介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的起振方向相同。在圖示時(shí)刻，C點(diǎn)恰好開(kāi)始起振，由波動(dòng)方向可知C點(diǎn)起振方向向下。所以，D點(diǎn)起振方向也是向下。

④從圖示狀態(tài)開(kāi)始計(jì)時(shí)：此波傳到D點(diǎn)需要的時(shí)間等于波從C點(diǎn)傳播到D需要的時(shí)間，即：t=(45－4)/10=4.1s；　 D點(diǎn)首次達(dá)到波峰的時(shí)間等于A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)傳到D點(diǎn)需要的時(shí)間，即：t=(45－1) /10=4.4s； D點(diǎn)首次達(dá)到波谷的時(shí)間等于B質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)傳到D點(diǎn)需要的時(shí)間，即：t=(45－3)/10=4.2s；D點(diǎn)第二次達(dá)到波峰的時(shí)間等于D點(diǎn)首次達(dá)到波峰的時(shí)間再加上一個(gè)周期，即：t=4.4 s+0.4s=4.8 s.　 D點(diǎn)第二次達(dá)到波谷的時(shí)間等于D點(diǎn)首次達(dá)到波峰的時(shí)間再加上一個(gè)周期，即：t=4.2s+0.4s=4.6s.

[例14]　 已知在t₁時(shí)刻簡(jiǎn)諧橫波的波形如圖中實(shí)線所示；在時(shí)刻t₂該波的波形如圖中虛線所示。t₂-t₁ = 0.02s。求：

(1)該波可能的傳播速度。

(2)若已知T< t₂-t₁<2T，且圖中P質(zhì)點(diǎn)在t₁時(shí)刻的瞬時(shí)速度方向向上，求可能的波速。

(3)若0.01s<T<0.02s，且從t₁時(shí)刻起，圖中Q質(zhì)點(diǎn)比R質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置，求可能的波速。

解析：(1)如果這列簡(jiǎn)諧橫波是向右傳播的，在t₂-t₁內(nèi)波形向右勻速傳播了，所以波速=100(3n+1)m/s (n=0，1，2，…)；同理可得若該波是向左傳播的，可能的波速v=100(3n+2)m/s　 (n=0，1，2，…)

(2)P質(zhì)點(diǎn)速度向上，說(shuō)明波向左傳播，T< t₂-t₁ <2T，說(shuō)明這段時(shí)間內(nèi)波只可能是向左傳播了5/3個(gè)波長(zhǎng)，所以速度是唯一的：v=500m/s

(3)“Q比R先回到平衡位置”，說(shuō)明波只能是向右傳播的，而0.01s<T<0.02s，也就是T<0.02s<2T，所以這段時(shí)間內(nèi)波只可能向右傳播了4/3個(gè)波長(zhǎng)，解也是唯一的：v=400m/s