Question

［物理——选修3-5］（15分）

   （1）（5分）月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3（ He）”的化学元素。科学家初步估计月球上至少有100万吨“氦3”，如果相关技术开发成功，将能为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3（He）”核与氘核的反应，下列说法中正确的是         

              A．核反应方程式为He＋H→He＋H

              B．核反应生成物的质量将大于参加反应物的质量

              C．“氦3（He）”一个核子的结合能大于“氦4（He）”一个核子的结合能

              D．“氦3（He）”的原子核与一个氘核发生裂变将放出能量

   （2）（10分）如图所示，质量M ＝4 kg的滑板B静止放在光滑水平面上，其右端固定一根轻质弹簧，弹簧的自由端C到滑板左端的距离L＝0．5m，这段滑板与木块A（可视为质点）之间的动摩擦因数μ＝0．2，而弹簧自由端C到弹簧固定端D所对应的滑板上表面光滑．小木块A 以速度v₀＝10 m/s由滑板B左端开始沿滑板B表面向右运动．已知木块A的质量m＝1kg，g取10 m/s²．

          求：①弹簧被压缩到最短时木块A的速度；

          ②木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能．

Answer 1

（1） A

       （2）解析：①弹簧被压缩到最短时，木块A与滑板B具有相同的速度，设为v，从木块A开始沿滑板B表面向右运动至弹簧被压缩到最短的过程中，A、B系统的动量守恒：

mv₀＝（M＋m）v（3分）

解得v＝v₀．

       代入数据得木块A的速度v＝2 m/s．（2分）

       ②木块A压缩弹簧过程中，弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大．由能量关系，最大弹性势能为：

       E_p＝mv₀²－（m＋M）v²－μmgL（3分）     代入数据得E_p＝39J （2分）