Question

3．静止的氮核${\;}_{7}^{14}N$被速度为v₀的中子α粒子击中生成氧核${\;}_{8}^{17}$O和另一种原子核甲，已知${\;}_{8}^{17}$O与甲核的速度方向与碰撞前α粒子的速度方向一致，碰后氧核${\;}_{8}^{17}$O与甲核的动量之比为4：1．
（1）写出核反应方程式．
（2）求核反应中产生的氧核与甲核的速度大小．

Answer 1

分析 （1）在核反应中质量数与核电荷数守恒，根据质量数与核电荷数守恒，写出核反应方程式．
（2）在核反应过程中，系统动量守恒定律可以求出原子核的速度．

解答 解：（1）根据质量数与核电荷数守恒可知，核反应方程式为：
${\;}_{7}^{14}N$+${\;}_{2}^{4}He$→${\;}_{8}^{17}O$+${\;}_{1}^{1}$H；
（2）设甲核质量m₀为，则α粒子质量为4m₀，${\;}_{8}^{17}O$核质量17m₀，以α粒子的初速度方向为正，由动量守恒得：
4m₀v₀=17m₀v_O+m₀v_甲，
又因为${\;}_{8}^{17}O$与甲核动量比为4：l，即：17m₀v_O=4m₀v_甲，
联立以上两个方程，得：v_O=$\frac{16}{85}{v}_{0}$，v_甲=$\frac{4}{5}{v}_{0}$．
答：（1）核反应方程式为${\;}_{7}^{14}N$+${\;}_{2}^{4}He$→${\;}_{8}^{17}O$+${\;}_{1}^{1}$H；
（2）核反应中产生的氧核的速度为$\frac{16}{85}{v}_{0}$，甲核的速度大小为$\frac{4}{5}{v}_{0}$．

点评 本题主要考查了守恒定律在近代物理中的应用，通过该题体会能量守恒和动量守恒使用的广泛性，明确使用动量守恒定律解题时要规定正方向，难度适中．