题目内容

【题目】关于“原子核组成”的研究,经历了一些重要阶段,其中:

(1)1919年,卢瑟福用粒子轰击氮核()从而发现了质子,写出其反应方程式。

(2)1932年,查德威克用一种中性粒子流轰击氢原子和氮原子,打出了一些氢核(质子)和氮核,测量出被打出的氢核和氮核的速度,并由此推算出这种粒子的质量而发现了中子。

查德威克认为:原子核的热运动速度远小于中性粒子的速度而可以忽略不计;被碰出的氢核、氮核之所以会具有不同的速率是由于碰撞的情况不同而造成的,其中速率最大的应该是弹性正碰的结果,实验中测得被碰氢核的最大速度为,被碰氮核的最大速度为;已知。请你根据查德威克的实验数据,推导中性粒子(中子)的质量与氢核的质量的关系?(保留三位有效数字)

【答案】(1);(2)m=1.05mH

【解析】

(1)核反应方程满足质量数守恒与质子数守恒

(2)查德威克认为氢核、氮核与未知粒子之间的碰撞是弹性正碰;设未知粒子质量为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

其中v是碰撞后未知粒子的速度,由此可得

同样可得出未知射线与氮原子核碰撞后,打出的氮核的速度

查德威克测得氢核的最大速度为

氮核的最大速度

因为,可得

代入数据得

解得

m=1.05mH

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