Question

【題目】中子的發(fā)現(xiàn)是守恒定律在核反應(yīng)過程中的重要應(yīng)用,1930年發(fā)現(xiàn)用釙放出的α射線轟擊Be核時(shí)產(chǎn)生一種射線,其貫穿能力極強(qiáng),能穿透幾厘米厚的鋁板,當(dāng)時(shí)著名物理學(xué)家居里夫人也不知道這是一種什么射線。1932年,英國青年物理學(xué)家查德威克用這種射線分別轟擊氫原子和氮原子,結(jié)果打出了一些氫核和氮核。若未知射線均與靜止的氫核和氮核正碰,測出被打出的氫核最大速度為vH=3.5×107 m/s,被打出的氮核的最大速度 vN=4.7×106 m/s,假定正碰時(shí)無能量損失,設(shè)未知射線中粒子的質(zhì)量為m,初速為v,被打出的核質(zhì)量為m'。

(1)推導(dǎo)出被打出的核的速度v'的表達(dá)式;

(2)根據(jù)上述數(shù)據(jù),推算出未知射線中粒子的質(zhì)量m與質(zhì)子質(zhì)量之比。(氮核質(zhì)量mN為氫核質(zhì)量mH的14倍)

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】(1)未知射線其實(shí)是中子流,中子與靜止的核正碰過程中應(yīng)遵守兩個(gè)守恒定律,即系統(tǒng)動(dòng)量守恒與機(jī)械能守恒。

則據(jù)動(dòng)量守恒有mv=mv″+m'v'(v″為中子的末速度)。

據(jù)機(jī)械能守恒有

聯(lián)立兩式解得：

(2)據(jù)上式可得

兩式相除可得

解得