Question

〔物理--选修3-5〕
（1）某原子核反应堆由铀棒、镉棒、慢化剂、冷却剂和水泥防护层等组成，关于它们的作用，下列说法中正确的是______（填入正确选项前的字母）．
A．铀棒是核反应堆的燃料
B．镉棒是吸收中子的材料
C．慢化剂（如石墨、重水等）起减慢核反应的作用
D．冷却剂把反应堆的热量传递出去，同时使反应堆冷却
（2）如图所示，光滑水平面上放置前后连接着的甲、乙两辆小车，小车的质量均为M=4kg、车长相同为L=2.5m，甲车上表面水平且光滑，乙车上表面水平但粗糙．一根通过细线拴着且被压缩的轻质弹簧固定在甲车的左端，质量为m=2kg的滑块P（可视为质点）与弹簧的右端接触但不相连，此时弹簧的弹性势能E=20J．弹簧的长度远小于车的长度，整个系统处于静止状态．两车之间有一感应机关，在它的作用下，当滑块滑过两车连接处时，两车将自动分离．现剪断细线，滑块先后在甲、乙小车上滑行，最终滑块恰好滑到乙车的另一端而未滑出乙车．取g=10m/s²，求：
①滑块P滑上乙车前瞬间的速度；
②滑块P与乙车之间的动摩擦因数．

Answer 1

【答案】分析：（1）原子核反应堆中铀棒是核反应堆的燃料，镉棒是吸收中子的材料，慢化剂（如石墨、重水等）起减慢裂变产生的快中子的速度，冷却剂把反应堆的热量传递出去，同时使反应堆冷却．
（2）①从剪断细线，到滑块P滑上乙车前瞬间，系统的动量守恒和机械能守恒，根据两个守恒定律列方程求解滑块P滑上乙车前瞬间的速度；②由题，滑块最终恰好滑到乙车的另一端而未滑出乙车，说明滑块与乙车的速度相同，根据动量守恒定律求出共同速度，根据能量守恒定律求解动摩擦因数．
堆中的慢化剂应该是将裂变产生的快中子减慢成热中子，提高裂变反应的几率的作用，如果不减速，裂变产生的快中子容易被铀238吸收（吸收后不裂变）导致中子数量减少，链式反应无法继续进行．减慢核反应是靠某些材料吸收中子而不是减速来减慢核反应的．
解答：解：（1）
A、原子核反应堆中铀棒是核反应堆的燃料．故A正确．
B、镉棒能吸收中子，控制速率．故B正确．
C、慢化剂将裂变产生的快中子减慢成热中子，提高裂变反应的几率的作用，不是减速来减慢核反应的．故C错误．
D、冷却剂把反应堆核反应产生的热量传递出去，同时使反应堆冷却．故D正确．
故选ABD．
（2）①滑块P滑上乙车前瞬间的速度为v，两车一起运动速度为V，取向右方向为正方向，则根据动量守恒和机械能守恒得
   mv-2MV=0                ①
  E=+2?        ②
代入解得，v=4m/s，V=1m/s
②当滑块恰好滑到乙车的另一端而未滑出乙车时，两者速度相同，设共同速度为v′．根据动量守恒和能量守恒得
   mv-MV=（m-M）v′③
μmgL=  ④
代入解得，
故答案为：
（1）ABD
（2）①滑块P滑上乙车前瞬间的速度是4m/s；
②滑块P与乙车之间的动摩擦因数．
点评：本题第（2）题是动量与能量守恒问题，要灵活确定研究对象，选择研究的过程，这是应用两个守恒定律的基础．