题目内容
13.某实验室工作人员,用初速度v0=0.09c(c为真空中的光速)的α粒子轰击静止的氮原子核${\;}_{7}^{14}$N,产生了质子${\;}_{1}^{1}$H.若某次碰撞可看作对心正碰,碰后新核与质子同方向运动,垂直磁场方向射入磁场,通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1:20,已知质子质量为m.( )A. | 该核反应方程${\;}_{2}^{4}$He+${\;}_{7}^{14}$N→${\;}_{8}^{16}$O+${\;}_{1}^{1}$H | |
B. | 质子的速度v为0.20c | |
C. | 若用两个上述质子发生对心弹性碰撞,则每个质子的动量变化量是0.20mc | |
D. | 若用两个上述质子发生对心弹性碰撞,则每个质子的动量变化量方向与末动量方向相反 |
分析 (1)根据核反应质量数和核电荷数守恒求解,从而列出核反应方程;
(2)该核反应的过程中满足动量守恒,由此即可求解.
解答 解:A、新原子核的质量数:m=23+4-1=26,核电荷数:z=11+2-1=12
核反应方程:程${\;}_{2}^{4}$He+${\;}_{7}^{14}$N→${\;}_{8}^{17}$O+${\;}_{1}^{1}$H故A错误;
B、α粒子、新核的质量分别为4m、17m,质子的速度为v,由题意可知,新核的速度为$\frac{v}{20}$,由于是对心正碰,选取α粒子运动的方向为正方向,则由动量守恒得:
4mv0=$\frac{17mv}{20}$+mv,解得:v=0.20c.故B正确;
C、两质子质量相等且发生对心弹性碰撞,则碰撞后两质子交换速度.对某一质子,选其末动量方向为正方向,则p2=mv,p1=-mv,又△p=p2-p1,故解出△p=0.40mc,方向与末动量方向一致.故CD错误.
故选:B.
点评 掌握核反应方程中的质量数守恒和电荷数守恒是写出方程的关键,能根据质量数之比确定粒子质量之比,根据动量守恒求解碰撞后的粒子速度,注意明确两相同物体相碰后交换速度.
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