Question

1920年，質子已被發現，英國物理學家盧瑟福曾預言：可能有一種質量與質子相近的不帶電的中性粒子存在，他把它叫做中子.1930年發現，在真空條件下用射線轟擊鈹(Be)時，會產生一種看不見的、貫穿能力極強的不知名射線和另一種粒子.經過研究發現，這種不知名射線具有如下的特點：①在任意方向的磁場中均不發生偏轉；②這種射線的速度小于光速的十分之一；③用它轟擊含有氫核的物質，可以把氫核打出來；用它轟擊含有氮核的物質，可以把氮核打出來.并且被打出的氫核的最大速度v_H和被打出的氮核的最大速度v_N之比近似等于15∶2.若該射線中的粒子均具有相同的能量，與氫核和氮核碰前氫核和氮核可認為靜止，碰撞過程中沒有機械能損失.已知氫核的質量M_H與氮核的質量M_N之比等于1∶14.

（1）寫出射線轟擊鈹核的核反應方程；

（2）試根據上面所述的各種情況，通過具體分析說明該射線是不帶電的，但它不是γ射線，而是由中子組成.

 

Answer 1

答案：
解析：

【答案】（1）Be+He→C+n；（2）略 【解析】（1）核反應方程是 Be+He→C+n （2）由①可知，由于該射線在任何方向的磁場中都不發生偏轉，因此該射線不帶電，是由電中性的粒子流組成的. 由②可知，由于γ射線是光子流，而該射線速度不到光速的十分之一，因此它不是γ射線. 設組成該射線的粒子質量為m，轟擊氫核和氮核時速度為v.由于碰撞過程中沒有機械能損失，當被打出的氫核和氮核的速度為最大值時，表明該粒子與氫核及氮核的碰撞為彈性正碰，設與氫核發生彈性正碰后粒子速度為v1，與氮核發生彈性正碰后粒子速度變為v2.根據動量守恒和機械能守恒，在打出氫核的過程中，有 mv=mv1+MHvH mv2=mv12+MHvH2 解得vH= 同理，在打出氮核的過程中，有 mv=mv2+MNvN mv2=mv22+MNvN2 解得vN= 根據vH、vN的表達式及≈， ， 解得m≈MH