Question

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

ABD

（填入正確選項(xiàng)前的字母）．
A．鈾棒是核反應(yīng)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(yīng)的作用
D．冷卻劑把反應(yīng)堆的熱量傳遞出去，同時使反應(yīng)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(zhì)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(xì)線拴著且被壓縮的輕質(zhì)彈簧固定在甲車的左端，質(zhì)量為m=2kg的滑塊P（可視為質(zhì)點(diǎn)）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(yuǎn)小于車的長度，整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．兩車之間有一感應(yīng)機(jī)關(guān)，在它的作用下，當(dāng)滑塊滑過兩車連接處時，兩車將自動分離．現(xiàn)剪斷細(xì)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(shù)．

Answer 1

分析：（1）原子核反應(yīng)堆中鈾棒是核反應(yīng)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(chǎn)生的快中子的速度，冷卻劑把反應(yīng)堆的熱量傳遞出去，同時使反應(yīng)堆冷卻．
（2）①從剪斷細(xì)線，到滑塊P滑上乙車前瞬間，系統(tǒng)的動量守恒和機(jī)械能守恒，根據(jù)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(jù)動量守恒定律求出共同速度，根據(jù)能量守恒定律求解動摩擦因數(shù)．
堆中的慢化劑應(yīng)該是將裂變產(chǎn)生的快中子減慢成熱中子，提高裂變反應(yīng)的幾率的作用，如果不減速，裂變產(chǎn)生的快中子容易被鈾238吸收（吸收后不裂變）導(dǎo)致中子數(shù)量減少，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)無法繼續(xù)進(jìn)行．減慢核反應(yīng)是靠某些材料吸收中子而不是減速來減慢核反應(yīng)的．

解答：解：（1）
A、原子核反應(yīng)堆中鈾棒是核反應(yīng)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(chǎn)生的快中子減慢成熱中子，提高裂變反應(yīng)的幾率的作用，不是減速來減慢核反應(yīng)的．故C錯誤．
D、冷卻劑把反應(yīng)堆核反應(yīng)產(chǎn)生的熱量傳遞出去，同時使反應(yīng)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(yùn)動速度為V，取向右方向?yàn)檎�方向，則根據(jù)動量守恒和機(jī)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(dāng)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(shè)共同速度為v′．根據(jù)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(shù)μ=

1

3

．

點(diǎn)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(yīng)用兩個守恒定律的基礎(chǔ)．