Question

关于“原子核组成”的研究，经历了一些重要阶段，其中：
（1）1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核从而发现了质子，其核反应方程为______7N+He→H+O

Answer 1

【答案】分析：（1）卢瑟福用α粒子轰击氮核从而发现了质子，产生了质子和氧17，根据质量数守恒和电荷数守恒配平，书写核反应方程．
（2）根据查德威克的理论：氢核、氮核与中性粒子之间的碰撞是弹性正碰，遵守动量守恒和能量守恒，由两大守恒定律列式得到氢核的最大速度v_H与初速度v的关系式；用同样的方法得到中性粒子与氮原子核碰撞后打出的氮核的速度v_N表达式，即可得到两个之比，从而求中性粒子（中子）的质量m与氢核的质量m_H 的关系．
解答：解：（1）核反应方程为  N+He→H+O
（2）查德威克认为氢核、氮核与中性粒子之间的碰撞是弹性正碰；设中性粒子质量为m，速度为v，氢核的质量为m_H，最大速度为v_H，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动量守恒和能量守恒可知：
  mv=mv+m_Hv_H ①
 =+  ②
其中v是碰撞后中性粒子的速度，由此可得：

  v_H=   ③
同理，mv=mv+m_Nv_N                      
  mv²=mv²+m_Nv_N²               
可得出中性粒子与氮原子核碰撞后打出的氮核的速度 v_N=     ④
查德威克在实验中测得被碰氢核的最大速度为：v_H=3.30×10⁷ m/s，被碰氮核的最大速度为v_N=4.50×10⁶ m/s，
因为m_N=14m_H，由方程③④可得
==       ⑤
将速度的最大值代入方程⑤，=
解得：m=1.05m_H                        ⑥
答：（1）N+He→H+O；
（2）中性粒子（中子）的质量m与氢核的质量m_H 的关系是m=1.05m_H．
点评：书写核反应方程式是基本功，关键要抓住两大守恒：质量数守恒和电荷数守恒．对于弹性碰撞，其基本规律是动量守恒和能量守恒．