Question

【题目】卢瑟福发现质子之后，他猜测：原子核内可能还存在一种不带电的粒子。为寻找这种不带电的粒子，他的学生查德威克用α粒子轰击一系列元素进行实验，从而证实了中子的存在。为了测定中子的质量mn，查德威克用初速度相同的中子分别与静止的氢核与静止的氮核发生弹性正碰。实验中他测得碰撞后氢核的速率为3.3×107m/s，氮核的速率为4.7×106m/s。已知氮核质量与氢核质量的关系是，将中子与氢核、氮核的碰撞视为完全弹性碰撞，不考虑相对论效应。请你根据以上数据计算中子质量mn与氢核质量mH的比值（结果保留两位有效数字）。

Answer 1

【答案】1.2

【解析】

设中子与氢核、氮核碰撞前的速率为

中子与氢核发生完全弹性碰撞时，根据动量守恒定律有：

根据能量守恒定律有：

解得碰后氢核的速率：

同理可得中子与氮核发生弹性碰撞后，氮核的速率：

因此有：

解得：