Question

20．用α粒子轰击静止氮原子核（${\;}_{7}^{14}$N）的实验中，假设某次碰撞恰好发生在同一条直线上．已知α粒子的质量为4m₀，轰击前的速度为v₀，轰击后，产生质量为17m₀的氧核速度大小为v₁，方向与v₀相同，且v₁＜$\frac{{v}_{0}}{5}$，同时产生质量为m₀的质子，求：
①写出该实验的反应方程式；
②质子的速度大小和方向．

Answer 1

分析 根据质量数和电荷数守恒可以正确书写核反应方程，α粒子轰击静止的氮核过程中动量和能量守恒，因此根据动量守恒和质能方程可正确解答该题．

解答 解：①根据质量数和电荷数守恒可得α粒子轰击氮核方程为：
¹⁴₇N+⁴₂He→¹⁷₈O+¹₁H 
 ②设产生质子的速度为v₂，由动量守恒定律得：
4m₀v₀=17m₀v₁+m₀v₂；                    
解得：v₂=4v₀-17v₁，
由于v₁＜$\frac{{v}_{0}}{5}$，则有v₂＞0，即质子飞出的方向与v₀的方向同向．
答：①α粒子轰击氮核的核反应方程为¹⁴₇N+⁴₂He→¹⁷₈O+¹₁H．
②质子的速度大小为4v₀-17v₁，和方向与v₀的方向同向．

点评 利用动量守恒和能量守恒解答原子物理问题是考查的重点，在平时训练中要加强这方面的训练．