Question

中子的发现是守恒定律在核反应过程中的重要应用,1930年发现用钋放出的α射线轰击Be核时产生一种射线,其贯穿能力极强,能穿透几厘米厚的铝板,当时著名物理学家居里夫人也不知道这是一种什么射线。1932年,英国青年物理学家查德威克用这种射线分别轰击氢原子和氮原子,结果打出了一些氢核和氮核。若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰,测出被打出的氢核最大速度为v_H=3.5×10⁷ m/s,被打出的氮核的最大速度 v_N=4.7×10⁶ m/s,假定正碰时无能量损失,设未知射线中粒子的质量为m,初速为v,被打出的核质量为m'。

(1)推导出被打出的核的速度v'的表达式;

(2)根据上述数据,推算出未知射线中粒子的质量m与质子质量之比。(氮核质量m_N为氢核质量m_H的14倍)

Answer

(1) (2)

【解析】(1)未知射线其实是中子流,中子与静止的核正碰过程中应遵守两个守恒定律,即系统动量守恒与机械能守恒。

则据动量守恒有mv=mv″+m'v'(v″为中子的末速度)。

据机械能守恒有

联立两式解得：

(2)据上式可得

两式相除可得

解得

【点睛】本题考查了核反应方程和动量守恒定律的基本运用，在运用动量守恒定律解题时，注意动量的矢量性．