【題目】1930年發(fā)現(xiàn),科學家在真空條件下用α粒子轟擊 時,產(chǎn)生了一種看不見的、貫穿力很強的不帶電粒子,為了弄清楚這是一種什么粒子,人們用它分別去轟擊氫原子和氮原子,結(jié)果打出一些氫核和氮核,并以此推算出了該粒子的質(zhì)量,從而確定改粒子為中子.設(shè)氫核的質(zhì)量為mH , 氮核的質(zhì)量為氫核質(zhì)量的14倍,碰撞后氫核的速度為vH , 氮核的速度為vN , 假設(shè)中子與它們的碰撞為彈性彈性碰撞,碰撞的粒子分別為中子和氫核及中子和氮核.
(1)試寫出α粒子轟擊 的核反應(yīng)方程;
(2)試根據(jù)中子與氫原子和氮原子的碰撞結(jié)果,利用題中的可測量量,推算出中子的質(zhì)量.

【答案】
(1)


(2)

根據(jù)動量守恒和能量守恒可知:

mv0=mv+mHvH…①

…②

其中v是碰撞后中性粒子的速度,由此可得:

vH= …③

同理,mv0=mv+mNvN

mv02= mv2+ mNvN2

可得出中性粒子與氮原子核碰撞后打出的氮核的速度 vN= … ④

因為mN=14mH,由方程③④可得 …⑤

將速度的最大值代入方程⑤,解得:m=1.05mH


【解析】(1)根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒得: (2)查德威克認為氫核、氮核與中性粒子之間的碰撞是彈性正碰;設(shè)中性粒子質(zhì)量為m , 速度為v0 , 氫核的質(zhì)量為mH , 最大速度為vH , 并認為氫核在打出前為靜止的,那么根據(jù)動量守恒和能量守恒可知:
mv0=mv+mHvH…①
…②
其中v是碰撞后中性粒子的速度,由此可得:
vH= …③
同理,mv0=mv+mNvN
mv02= mv2+ mNvN2
可得出中性粒子與氮原子核碰撞后打出的氮核的速度 vN= … ④
因為mN=14mH , 由方程③④可得 …⑤
將速度的最大值代入方程⑤,解得:m=1.05mH…⑥
答:(1) ;(2)中性粒子(中子)的質(zhì)量m與氫核的質(zhì)量mH 的關(guān)系是m=1.05mH
(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒配平,書寫核反應(yīng)方程.(2)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v0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表達式,即可得到兩個之比,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.

練習冊系列答案
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【題目】如圖所示,用長度La:Lb=2:1的同種導(dǎo)線做成圓環(huán)a、b,并在A、C處相連,當均勻變化的磁場垂直穿過a環(huán)時,環(huán)內(nèi)電流為I1 , A、C間電壓為U1;若同樣磁場穿過b環(huán),環(huán)內(nèi)電流為I2 , A、C間電壓為U2 , 則( )

A.I1:I2=4:1
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C.U1:U2=2:1
D.U1:U2=4:1

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A. 此時兩臂受到的壓力大小均為1.0×104N

B. 此時千斤頂對汽車的支持力為2.0×105N

C. 若繼續(xù)搖動把手,將汽車頂起,兩臂受到的壓力將減小

D. 若繼續(xù)搖動把手,將汽車頂起,兩臂受到的壓力將增大

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【題目】下列說法正確的是( )
A.“用油膜法估測分子的大小”實驗中油酸分子直徑等于油酸溶液體積除以相應(yīng)油酸膜的面積
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C.運動小球在水平粗糙平面做減速運動停下后,不會自發(fā)地內(nèi)能減小,動能增加而加速,是因為這違反了能量守恒定律
D.一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷等壓膨脹過程,氣體分子密度將減小、分子平均動能將增大

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【題目】如圖所示,內(nèi)壁光滑長度為4l、橫截面積為S的汽缸A、B,A水平、B豎直固定,之間由一段容積可忽略的細管相連,整個裝置置于溫度27℃、大氣壓為p0的環(huán)境中,活塞C、D的質(zhì)量及厚度均忽略不計.原長3l、勁度系數(shù) 的輕彈簧,一端連接活塞C、另一端固定在位于汽缸A缸口的O點.開始活塞D距汽缸B的底部3l.后在D上放一質(zhì)量為 的物體.求:

(1)穩(wěn)定后活塞D下降的距離;
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