Question

【題目】中子的發現是守恒定律在核反應過程中的重要應用,1930年發現用釙放出的α射線轟擊Be核時產生一種射線,其貫穿能力極強,能穿透幾厘米厚的鋁板,當時著名物理學家居里夫人也不知道這是一種什么射線。1932年,英國青年物理學家查德威克用這種射線分別轟擊氫原子和氮原子,結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,假定正碰時無能量損失,設未知射線中粒子的質量為m,初速為v,被打出的核質量為m'。

(1)推導出被打出的核的速度v'的表達式;

(2)根據上述數據,推算出未知射線中粒子的質量m與質子質量之比。(氮核質量mN為氫核質量mH的14倍)

Answer 1

【答案】(1) (2)

【解析】(1)未知射線其實是中子流,中子與靜止的核正碰過程中應遵守兩個守恒定律,即系統動量守恒與機械能守恒。

則據動量守恒有mv=mv″+m'v'(v″為中子的末速度)。

據機械能守恒有

聯立兩式解得：

(2)據上式可得

兩式相除可得

解得