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能源危機(jī)是一個(gè)全球性的共同問題，科學(xué)家們正在積極探索核能的開發(fā)與和平利用，其中可控?zé)岷朔磻?yīng)向人類展示了誘人的前景．熱核反應(yīng)比相同數(shù)量的核子發(fā)生裂變反應(yīng)釋放  的能量要大好幾倍，同時(shí)所造成的污染也要輕得多，而且可用于熱核反應(yīng)的氘（）在海水中的總含量非常豐富，所以一旦可控?zé)岷朔磻?yīng)能夠達(dá)到實(shí)用，便可解決人類所面臨的能源危機(jī)問題．
（1）熱核反應(yīng)中的一種反應(yīng)是1個(gè)氘核和1個(gè)氚核（）聚變?yōu)橐粋�(gè)氦核（），請(qǐng)完成這個(gè)核反應(yīng)方程式：．
（2）若氘核的質(zhì)量為2.0141u，氚核的質(zhì)量為3.0161u，中子的質(zhì)量為1.0087u，氦核的質(zhì)量為4.0026u．其中u是原子質(zhì)量單位，已知1u相當(dāng)于931MeV的能量，則上述核反應(yīng)過程中釋放的能量為______MeV．（保留3位有效數(shù)字）

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能源危機(jī)是一個(gè)全球性的共同問題，科學(xué)家們正在積極探索核能的開發(fā)與和平利用，其中可控?zé)岷朔磻?yīng)向人類展示了誘人的前景.熱核反應(yīng)比相同數(shù)量的核子發(fā)生裂變反應(yīng)釋放的能量要大好幾倍，同時(shí)所造成的污染也要輕得多，而且可用于熱核反應(yīng)的氘（H）在海水中的總含量非常豐富，所以一旦可控?zé)岷朔磻?yīng)能夠達(dá)到實(shí)用，便可解決人類所面臨的能源危機(jī)問題.

（1）熱核反應(yīng)中的一種反應(yīng)是1個(gè)氘核和1個(gè)氚核（H）聚變?yōu)橐粋�(gè)氦核（He）.請(qǐng)完成這個(gè)核反應(yīng)方程式：H＋H→He＋________＋能量.

（2）若氘核的質(zhì)量為2.0141 u，氚核的質(zhì)量為3.0161 u，中子質(zhì)量為1.0087 u，氦核的質(zhì)量為4.0026 u，其中u是原子質(zhì)量單位.已知1 u相當(dāng)于931 MeV的能量，則上述核反應(yīng)過程中釋放的能量為________ MeV.（保留三位有效數(shù)字）

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（選修模塊3-5）
（1）以下有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述中，正確的是：

 

A、一束光照射到某金屬表面時(shí)，能發(fā)生光電效應(yīng)，此時(shí)若減弱照射光的強(qiáng)度，則很有可能不能發(fā)生光電效應(yīng)
B、物質(zhì)波既是一種電磁波，又是一種概率波
C、氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，同時(shí)電子的動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小
D、在核聚變反應(yīng)中，由于要釋放能量，發(fā)生質(zhì)量虧損，所以聚變后的原子的總質(zhì)量數(shù)要減少
（2）第一代核反應(yīng)堆以鈾235為裂變?nèi)剂�，而在天然鈾中�?9%的鈾238不能被利用，為了解決這個(gè)問題，科學(xué)家們研究出快中子增殖反應(yīng)堆，使鈾238變成高效核燃料．在反應(yīng)堆中，使用的核燃料是钚239，裂變時(shí)釋放出快中子，周圍的鈾238吸收快呂子后變成鈾239，鈾239（

239 92

U）很不穩(wěn)定，經(jīng)過

 

次β次衰變后變成钚239（

239 94

Pu），寫出該過程的核反應(yīng)方程式：

 

．
（3）如圖所示，位于光滑水平桌面上的小滑塊P和Q都可視為質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量分別為m和3m．Q與輕彈簧相連，若Q靜止，P以某一速度v向Q運(yùn)動(dòng)，并與彈簧發(fā)生碰撞．求P、Q速度相等時(shí)兩者的速度是多大？此時(shí)彈簧彈性勢(shì)能多大？

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一．選擇題

1．C 

2．A 

3．B 

4．C 

5．B 

6．B 

7．D 

8．BD 

9．ABD 

10．AC

二．實(shí)驗(yàn)題（18分）

11．（1）C （3分）（2）AB（3分）

12．(1)D (2)C 保持R不阻值不變，調(diào)節(jié)R^′阻值  DACB  R» R^′ 大  小

三．計(jì)算題（52分）

13．滑沙者在斜面上下滑的過程中，受到重力mg、斜面對(duì)支持力N和摩擦力f，其中f=μN(yùn)=μmgcos53°設(shè)其下滑過程中的加速度為a₁，由牛頓第二定律

mgsin53°－μmgcos53°=ma₁-------------------------------①

s=a₁t₁²-----------------------------------------------------------②

v= a₁t₁--------------------------------------------------------------③

其中斜坡長(zhǎng)度s= h/sin53°t₁為滑沙者在斜坡上的滑行時(shí)間，v為其滑至坡底時(shí)的速度大小，由①②③式可解得

a₁=5.6m/s^2N        t₁=5s         v=28m/s

在水平沙灘上，滑沙者滑行的加速度為a₂，由牛頓第二定律

μmg=ma₂-----------------------------------------------------------④

設(shè)滑沙者在水平沙灘上又滑行了時(shí)間t₂，由速度公式

0=v－a₂ t₂----------------------------------------------------------⑤

由④⑤式得   t₂=7s

所以滑沙者總共滑行的時(shí)間t= t₁ +t₂=12s------------------⑥

本題共16分，其中①式4分，②③④⑤式各2分，⑥式4分（結(jié)果錯(cuò)誤扣1分）。其他方法正確也給分。

14．線框被勻速拉出磁場(chǎng)的過程中，受到豎直向下的重力mg、安培力F及豎直向上的繩的拉力F_T，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流分別為E、I^′。

由物體的平衡條件

F_T=mg+F------------------------------------------------------------------①

其中 F=BI^′L------------------------------------------------------------②

I^′=E/R--------------------------------------------------------------------③     

E=BLv---------------------------------------------------------------------④

由①②③④式可解得

F_T=mg+------------------------------------------------------------⑤

設(shè)線框被勻速拉出磁場(chǎng)所用時(shí)間為t，由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律

UIt=F_Tvt+Q-----------------------------------------------------------------⑥

其中Q為電機(jī)線圈內(nèi)阻產(chǎn)生的熱量

t=L/v-----------------------------------------------------------------------⑦

解得Q=(UI－mgv－)-------------------------------------⑧

 本題共16分，①②③④⑤⑥⑦⑧式各2分。其他方法正確也給分。

15．（1）設(shè)子彈、小物塊、長(zhǎng)木板的質(zhì)量分別為m₀、M、m，子彈的初速度為v₀，子彈擊中小物塊后二者的共同速度為v₁，由動(dòng)量守恒定律

m₀ v₀=(M+ m₀) v₁-------------------------------------------------------------------------------①

子彈擊中小物塊后物塊的質(zhì)量為M^′，且M^′= M+ m₀．設(shè)當(dāng)物塊滑至第n塊木板時(shí)，木板才開始運(yùn)動(dòng)

μ₁M^′g＞μ₂〔M^′+(6－n)m〕g   -----------------------------------------------------------②

其中μ₁、μ₂分別表示物塊與木板間、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)．

由式解得n＞4.3

即物塊滑上第五塊木板時(shí)，木板才開始在地面上滑動(dòng)．

（2）設(shè)物塊剛滑上第五塊木板時(shí)的速度為v₂，每塊木板的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，由動(dòng)能定理

－μ₁ M^′g×4L=M^′v₂²－M^′v₁²----------------------------------------------------------③

由①②式解得　v₂=1m/s----------------------------------------------------------------------④

物塊在第五塊木板表面做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，木板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)經(jīng)歷時(shí)間t，物塊與木板能獲得相同的速度v₃，由動(dòng)量定理

－μ₁ M^′gt=M^′v₃－M^′v₃----------------------------------------------------------------------⑤

〔μ₁ M^′g－μ₂(M^′+m)〕t=m v₃--------------------------------------------------------------⑥

由⑤⑥式解得v₃=m/s-----------------------------------------------------------------------⑦

在此過程中，物塊發(fā)生的位移為s₁，由動(dòng)能定理

－μ₁ M^′g s₁=M^′v₃²－M^′v₂²------------------------------------------------------------⑧

解得s₁=m＜0.5m

即物塊與木板獲得m/s的共同速度，之后整體向前勻減速運(yùn)動(dòng)s₂后靜止．

由動(dòng)能定理

－μ₂ （M^′+m）g s₂=－(M^′+m)v₃² ------------------------------------------------------⑨

解得s₂=m

所以物塊總共發(fā)生的位移s=4L+ s₁+ s₂ ----------------------------------------------------⑩

解得s≈2.27m　--------------------------------------------------------------------------------