Question

[物理--選修3-5]
（1）下列說法正確的是

B

_A．7¹⁵N+₁¹H→₆¹²C+₂⁴He是α衰變方程
B．太陽輻射的能量主要來源于輕核聚變
C．大量的處于 n=5能級的氫原子只能夠發出6條譜線
D．α粒子散射實驗證實原子核是由中子和質子組成的
（2）如圖所示，木板A質量m_A=1kg，足夠長的木板B質量m_B=4kg，質量為m_C=2kg的木塊C置于木板B上，水平面光滑，B、C之間有摩擦．現使A以v₀=12m/s的初速度向右運動，與B碰撞后以4m/s速度彈回．求：
（1）B運動過程中的最大速度大小．
（2）C運動過程中的最大速度大小．
（3）整個過程中系統損失的機械能的多少．

Answer 1

分析：（1）₇¹⁵N+₁¹H→₆¹²C+₂⁴He是原子核的人工轉變．太陽輻射的能量主要來源于輕核聚變．大量的處于n能級的氫原子只能夠發出C

2 n

條譜線．α粒子散射實驗證實了原子由原子核和核外電子組成的．
（2）A與B發生碰撞B獲得速度，開始做勻減速直線運動，C開始做勻加速直線運動，當BC速度相同時，兩者相對靜止，A與B碰后瞬間，B速度最大．B與C速度相同時，C速度最大，根據動量守恒和能量守恒求解C運動過程中的最大速度大小和整個過程中系統損失的機械能．

解答：解：
（1）A、此式不是α衰變方程，而是原子核的人工轉變．故錯誤．
B、太陽輻射的能量主要來源于輕核聚變．故B正確．
C、大量的處于 n=5能級的氫原子向低能級躍遷過程中，任意兩個之間躍遷一次，發出一條譜線，所以只能夠發出C

2 6

=15條譜線．故C錯誤．
D、α粒子散射實驗不能證實原子核是由中子和質子組成，而是說明原子由原子核和核外電子組成的．故D錯誤．
故選B
（2）（1）A與B碰后瞬間，B速度最大．由A、B系統動量守恒（取向右為正方向）有：
   m_Av₀+0=-m_Av_A+m_Bv_B 
代入數據得：v_B=4 m/s     
（2）B與C共速后，C速度最大，由BC系統動量守恒，有
   m_Bv_B+0=（m_B+m_C）v_C   
代入數據得：v_C=2 m/s          
（3）△E_損=

1

2

m_Av₀²-

1

2

m_Av_A²-

1

2

（m_B+m_C）v_C²=48J   
故答案為：
（1）B；（2）v_B=4 m/s；v_C=2 m/s

點評：對于碰撞過程基本規律是動量守恒．木塊在木板上滑動過程，可由牛頓定律分析運動過程，根據動量守恒、能量守恒解決速度、產生的內能等問題．