题目内容
1930年发现,科学家在真空条件下用α粒子轰击
Be时,产生了一种看不见的、贯穿力很强的不带电粒子,为了弄清楚这是一种什么粒子,人们用它分别去轰击氢原子和氮原子,结果打出一些氢核和氮核,并以此推算出了该粒子的质量,从而确定改粒子为中子.设氢核的质量为mH,氮核的质量为氢核质量的14倍,碰撞后氢核的速度为vH,氮核的速度为vN,假设中子与它们的碰撞为弹性弹性碰撞,碰撞的粒子分别为中子和氢核及中子和氮核.
(1)试写出α粒子轰击
Be的核反应方程;
(2)试根据中子与氢原子和氮原子的碰撞结果,利用题中的可测量量,推算出中子的质量.
94 |
(1)试写出α粒子轰击
94 |
(2)试根据中子与氢原子和氮原子的碰撞结果,利用题中的可测量量,推算出中子的质量.
(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得:
Be
He
n
C
(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v0,氢核的质量为mH,最大速度为vH,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:
mv0=mv+mHvH…①
=
mv2+
mH
…②
其中v是碰撞后中性粒子的速度,由此可得:
vH=
…③
同理,mv0=mv+mNvN
mv02=
mv2+
mNvN2
可得出中性粒子与氮原子核碰撞后打出的氮核的速度 vN=
…④
因为mN=14mH,由方程③④可得
=
=
…⑤
将速度的最大值代入方程⑤,解得:m=1.05mH…⑥
答:(1)
Be
He
n
C;
(2)中性粒子(中子)的质量m与氢核的质量mH的关系是m=1.05mH.
94 |
+ | 42 |
→ | 10 |
+ | 126 |
(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v0,氢核的质量为mH,最大速度为vH,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:
mv0=mv+mHvH…①
1 |
2 |
mv | 20 |
1 |
2 |
1 |
2 |
v | 2H |
其中v是碰撞后中性粒子的速度,由此可得:
vH=
2mv0 |
m+mH |
同理,mv0=mv+mNvN
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
可得出中性粒子与氮原子核碰撞后打出的氮核的速度 vN=
2mv0 |
m+mN |
因为mN=14mH,由方程③④可得
vH |
vN |
m+mN |
m+mH |
m+14mH |
m+mH |
将速度的最大值代入方程⑤,解得:m=1.05mH…⑥
答:(1)
94 |
+ | 42 |
→ | 10 |
+ | 126 |
(2)中性粒子(中子)的质量m与氢核的质量mH的关系是m=1.05mH.
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