A.“中子的發(fā)現(xiàn)”
關(guān)于“原子核的組成”的研究,物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷了如下幾個(gè)重要的階段:
1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核從而發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子;
1920年,盧瑟福預(yù)言“原子核內(nèi)可能還有質(zhì)量與質(zhì)子相近的中性粒子存在”;
1930年,約里奧?居里夫婦用釙(Po)放出的α粒子轟擊鈹(Be),產(chǎn)生了一種貫穿能力極強(qiáng)的射線,研究發(fā)現(xiàn)這種射線是一種中性粒子流;
1932年,查德威克用這種射線轟擊氫原子和氮原子,打出了一些氫核(質(zhì)子)和氮核,測(cè)量出被打出的氫核和氮核的速度,并由此推算出這種粒子的質(zhì)量而發(fā)現(xiàn)了中子.
查德威克認(rèn)為:氫核、氮核的熱運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于未知粒子的速度而可以忽略不計(jì);被碰出的氫核、氮核之所以會(huì)具有不同的速率是由于碰撞的情況不同而造成的,其中速率最大的應(yīng)該是彈性正碰的結(jié)果.實(shí)驗(yàn)中測(cè)得氫核的最大速度為vH=3.3×107m/s,氮核的最大速度為vN=4.5×106m/s;已知mN=14mH
請(qǐng)你根據(jù)查德威克研究,經(jīng)過(guò)推理計(jì)算,證明盧瑟福的“預(yù)言”是正確的.
【答案】分析:根據(jù)查德威克的理論:氫核、氮核與中性粒子之間的碰撞是彈性正碰,遵守動(dòng)量守恒和能量守恒,由兩大守恒定律列式得到氫核的最大速度vH與初速度v的關(guān)系式;用同樣的方法得到中性粒子與氮原子核碰撞后打出的氮核的速度vN表達(dá)式,即可得到兩個(gè)之比,從而求中性粒子(中子)的質(zhì)量m與氫核的質(zhì)量mH的關(guān)系.
解答:解:查德威克認(rèn)為氫核、氮核與未知粒子之間的碰撞是彈性正碰;設(shè)未知粒子質(zhì)量為m,速度為v,氫核的質(zhì)量為mH,最大速度為 v H,并認(rèn)為氫核在打出前為靜止的,那么根據(jù)動(dòng)量守恒和能量守恒可知:
mv=mv+mH?v H                 (1)
        (2)
其中v是碰撞后未知粒子的速度,由此可得:
                 (3)
同樣可求出未知射線與氮原子碰撞后,打出的氮核的速度
                 (4)
查德威克在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得氫核的最大速度為:v H=3.3×107m/s,氮核的最大速度為:v N=4.5×106m/s.因?yàn)閙N=14mH,由方程(3)、(4)可得
       (5)
將速度的最大值代入方程(5),可得:
          (6)
可得:m=1.05mH.             
由此可見(jiàn),該中性粒子的質(zhì)量與質(zhì)子相近,盧瑟福的“預(yù)言”是正確的. 
答:證明如上.
點(diǎn)評(píng):本題關(guān)鍵是要抓住動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律列式求解,計(jì)算量較大,要細(xì)心.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2007?南京二模)A.“中子的發(fā)現(xiàn)”
關(guān)于“原子核的組成”的研究,物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷了如下幾個(gè)重要的階段:
1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核從而發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子;
1920年,盧瑟福預(yù)言“原子核內(nèi)可能還有質(zhì)量與質(zhì)子相近的中性粒子存在”;
1930年,約里奧?居里夫婦用釙(Po)放出的α粒子轟擊鈹(Be),產(chǎn)生了一種貫穿能力極強(qiáng)的射線,研究發(fā)現(xiàn)這種射線是一種中性粒子流;
1932年,查德威克用這種射線轟擊氫原子和氮原子,打出了一些氫核(質(zhì)子)和氮核,測(cè)量出被打出的氫核和氮核的速度,并由此推算出這種粒子的質(zhì)量而發(fā)現(xiàn)了中子.
查德威克認(rèn)為:氫核、氮核的熱運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于未知粒子的速度而可以忽略不計(jì);被碰出的氫核、氮核之所以會(huì)具有不同的速率是由于碰撞的情況不同而造成的,其中速率最大的應(yīng)該是彈性正碰的結(jié)果.實(shí)驗(yàn)中測(cè)得氫核的最大速度為vH=3.3×107m/s,氮核的最大速度為vN=4.5×106m/s;已知mN=14mH
請(qǐng)你根據(jù)查德威克研究,經(jīng)過(guò)推理計(jì)算,證明盧瑟福的“預(yù)言”是正確的.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

關(guān)于原子物理的知識(shí)下列說(shuō)法中正確的為(  )

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源:2009年上海市虹口區(qū)高考物理二模試卷(解析版) 題型:選擇題

關(guān)于原子物理的知識(shí)下列說(shuō)法中正確的為( )
A.電子的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了原子是可分的
B.盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型
C.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核是由質(zhì)子和中子組成的
D.β射線是高速運(yùn)動(dòng)的電子流,有極強(qiáng)的貫穿本領(lǐng)

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

關(guān)于原子物理的知識(shí)下列說(shuō)法中正確的是(    )

A.電子的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了原子是可分的

B.盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型

C.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核是由質(zhì)子和中子組成的

D.β射線是高速運(yùn)動(dòng)的光子流,有較強(qiáng)的貫穿本領(lǐng)。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案