Question

1930年发现用钋放出的射线，其贯穿能力极强，它甚至能穿透几厘米厚的铅板，1932年，英国年轻物理学家查德威克用这种未知射线分别轰击氢原子和氮原子，结果打出一些氢核和氮核.若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰，测出被打出的氢核最大速度为v_H=3.5×10⁷ m/s，被打出的氮核的最大速度v_N=4.7×10⁶ m/s，假定正碰时无机械能损失，设未知射线中粒子质量为m，初速为v，质子的质量为m′.

(1)推导打出的氢核和氮核速度的字母表达式；

(2)根据上述数据，推算出未知射线中粒子的质量m与质子的质量m′之比(已知氮核质量为氢核质量的14倍).

Answer 1

解析：氢核和氮核正碰满足动量守恒和机械能守恒，利用动量守恒和机械能守恒定律进行计算.

(1)碰撞满足动量守恒和机械能守恒，与氢核碰撞时，有

mv=mv₁+m_Hv_H²,mv²=mv₁²+m_Hv_H²

解得v_H=v

同理可得v_N=v.

(2)由(1)可得=，代入数据得=1.016 5.