在重水中靶核质量mH＝2mn v1H＝
mn－mH1
v0＝－v0
3mn＋mH
在石墨中靶核质量mC＝12mn mn－mC11
v1C＝v0＝－v0
13mn＋mC
与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好．
15．(9分)某一年，7颗人造卫星同时接收到来自远方的中子星发射的γ光子，经分析确认，1个负电子和1个正电子湮灭时放出2个频率相同的γ光子．已知负电子、正电子的静止质量m0＝9.1×10
－31
kg，又已知静止质量为m0的粒子，其能量E和湮灭前的动量p满足关系
E2＝c2p2＋m0 2c4.式中c为光速，若负电子、正电子的动量为零，求： (普朗克常量h＝6.63×10
－34
J·s)
(1)写出湮灭的核反应方程；
(2)用动量的有关知识说明上述核反应不可能只放出一个光子； (3)计算出γ光子的频率．
0
答案 (1) 0 -1e＋＋1e→2γ (2)见解析
(3)1.24×1020 Hz
解析 (1)核反应方程为0 -1e＋
＋1
0
e→2γ.
(2)若只放出一个光子，说明反应后总动量不为零，而反应前总动量为零，违反动量守恒定律，所以只放出一个光子是不可能的．
(3)正、负电子湮灭前的动量为零，即c2p2项为零，可知其对应的能量为E＝m0c2，光子的能
3182
m0c29.1×10×?3×10?
量满足E＝hν，由能量守恒有：m0c＋m0c＝2hν，即得频率为ν＝＝ －
h6.63×1034－
22
Hz≈1.24×1020 Hz.
16．(10分)如图4所示，水平地面上静止放置一辆小车A，质量mA＝4 kg，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计．可视为质点的物块B置于A的最右端，B的质量mB＝2 kg.现对A施加一个水平向右的恒力F＝10 N，A运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下继续运动，碰撞后经时间t＝0.6 s，二者的速度达到vt＝2 m/s.求：
图4
(1)A开始运动时加速度a的大小； (2)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小． 答案 (1)2.5 m/s2 (2)1 m/s
解析 (1)以A为研究对象，由牛顿第二定律有 F＝mAa
代入数据解得a＝2.5 m/s2
(2)对A、B碰撞后共同运动t＝0.6 s的过程，由动量定理得 Ft＝(mA＋mB)vt－(mA＋mB)v 代入数据解得v＝1 m/s
图5
17．(10分)如图5所示，质量mC＝1 kg的木块C置于足够长的木板B上，木板B的质量为mB＝2 kg，B、C用一轻弹簧拴接，开始时B、C静止．木块A的质量mA＝0.5 kg，以v0＝5 m/s的速度向右运动与B碰撞，碰后B的速度vB＝2 m/s，碰撞时间极短，接触面均光滑．求： (1)A、B碰撞后A的速度；
(2)弹簧最长时具有的弹性势能(结果保留两位有效数字)． 答案 (1)3 m/s，方向与A的初速度方向相反 (2)1.3 J
解析 (1)因碰撞时间极短，A、B碰撞时，C的速度为零． 对A、B系统由动量守恒定律得mAv0＝mAvA＋mBvB mAv0－mBvB解得vA＝＝－3 m/s
mA方向与A的初速度方向相反．
(2)弹簧最长时B与C的速度相等，设为v.
对B、C系统，由动量守恒定律得mBvB＝(mB＋mC)v 112
由机械能守恒定律得mBv2B＝(mB＋mC)v＋Ep 22解得Ep≈1.3 J.
2019-2020学年人教版高中物理选修3-5学案：综合检测卷A 含答案
