摘要: [解析](1) 因水池面积很大.可忽略因木块压入水中所引起的水深变化.木块刚好完全没入水中时.图中原来处于划斜线区域的水被排开.结果等效于使这部分水平铺于水面.这部分水的质量为.其势能的改变量为 大块势能的改变量为: 根据功能原理.力F所做的功: (2) 因容器水面面积为2a2.只是木块底 面积的2倍.不可忽略因木块压入水中所 引起的水深变化.木块刚好完全没入水中 时.图中原来处于下方划斜线区域的水被 排开到上方划斜线区域.这部分水的质量 为/2.其势能的改变量为: .

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在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出.中微子的性质十分特别,因此在实验中很难探测.1953年,莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统,利用中微子与水中
 
1
1
H
的核反应,间接地证实了中微子的存在.
(1)中微子与水中的
 
1
1
H
发生核反应,产生中子(
 
1
0
n
)和正电子(
 
0
+1
e
),即
中微子+
 
1
1
H
 
1
0
n
+
 
0
+1
e
可以判定,中微子的质量数和电荷数分别是
A
A
.(填写选项前的字母)
A、0和0             B、0和1        C、1和 0       D、1和1
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体后,可以转变为两个光子(γ),即
 
0
+1
e
 
0
-1
e
+→2γ
已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31㎏,反应中产生的每个光子的能量约为
8.2×10-14
8.2×10-14
 J.正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子,原因是
遵循动量守恒
遵循动量守恒

(3)试通过分析比较,具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小.
解析:(1)发生核反应前后,粒子的质量数和核电荷数均不变,据此可知中微子的质量数和电荷数分都是0,A项正确.
(2)产生的能量是由于质量亏损.两个电子转变为两个光子之后,质量变为零,由E=△mc2,故一个光子的能量为
E
2
,带入数据得
E
2
=8.2×10-14J.
正电子与水中的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体,故系统总动量为零,故如果只产生一个光子是不可能的,因为此过程遵循动量守恒.
(3)物质波的波长为λ=
h
p
,要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即p=
2mEk
,因为mn<mc,所以pn<pc,故λn<λc
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(14分)

 

(1)开普勒行星运动第三定律指出:行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方成正比,即k是一个对所有行星都相同的常量。将行星绕太阳的运动按圆周运动处理,请你推导出太阳系中该常量k的表达式。已知引力常量为G,太阳的质量为M

(2)开普勒定律不仅适用于太阳系,它对一切具有中心天体的引力系统(如地月系统)都成立。经测定月地距离为3.84×108m,月球绕地球运动的周期为2.36×106S,试计算地球的质M。(G=6.67×10-11Nm2/kg2,结果保留一位有效数字)

【解析】:(1)因行星绕太阳作匀速圆周运动,于是轨道的半长轴a即为轨道半径r。根据万有引力定律和牛顿第二定律有

                            ①

    于是有                           ②

即                                ③

(2)在月地系统中,设月球绕地球运动的轨道半径为R,周期为T,由②式可得

                                ④

解得     M=6×1024kg                         ⑤

M=5×1024kg也算对)

23.【题文】(16分)

     如图所示,在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于xOy平面向里。一带正电的粒子(不计重力)从O点沿y轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经t0时间从P点射出。

(1)求电场强度的大小和方向。

(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,经时间恰从半圆形区域的边界射出。求粒子运动加速度的大小。

(3)若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,且速度为原来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间。

 

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