1930年发现,科学家在真空条件下用α粒子轰击94Be时,产生了一种看不见的、贯穿力很强的不带电粒子,为了弄清楚这是一种什么粒子,人们用它分别去轰击氢原子和氮原

1930年发现,科学家在真空条件下用α粒子轰击94Be时,产生了一种看不见的、贯穿力很强的不带电粒子,为了弄清楚这是一种什么粒子,人们用它分别去轰击氢原子和氮原

题型:不详难度:来源:
1930年发现,科学家在真空条件下用α粒子轰击
94
Be
时,产生了一种看不见的、贯穿力很强的不带电粒子,为了弄清楚这是一种什么粒子,人们用它分别去轰击氢原子和氮原子,结果打出一些氢核和氮核,并以此推算出了该粒子的质量,从而确定改粒子为中子.设氢核的质量为mH,氮核的质量为氢核质量的14倍,碰撞后氢核的速度为vH,氮核的速度为vN,假设中子与它们的碰撞为弹性弹性碰撞,碰撞的粒子分别为中子和氢核及中子和氮核.
(1)试写出α粒子轰击
94
Be
的核反应方程;
(2)试根据中子与氢原子和氮原子的碰撞结果,利用题中的可测量量,推算出中子的质量.
答案
(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得:
94
Be
+42
He
10
n
+126
C

(2)查德威克认为氢核、氮核与中性粒子之间的碰撞是弹性正碰;设中性粒子质量为m,速度为v0,氢核的质量为mH,最大速度为vH,并认为氢核在打出前为静止的,那么根据动量守恒和能量守恒可知:
mv0=mv+mHvH…①
1
2
mv20
=
1
2
mv2+
1
2
mH
v2H
…②
其中v是碰撞后中性粒子的速度,由此可得:
vH=
2mv0
m+mH
…③
同理,mv0=mv+mNvN
1
2
mv02=
1
2
mv2+
1
2
mNvN2
可得出中性粒子与氮原子核碰撞后打出的氮核的速度 vN=
2mv0
m+mN
…④
因为mN=14mH,由方程③④可得
vH
vN
=
m+mN
m+mH
=
m+14mH
m+mH
…⑤
将速度的最大值代入方程⑤,解得:m=1.05mH…⑥
答:(1)
94
Be
+42
He
10
n
+126
C

(2)中性粒子(中子)的质量m与氢核的质量mH的关系是m=1.05mH
举一反三
下列原子核人工转变的核反应方程中产生的X不是代表中子的是(  )
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A.
B.
C.
D.
用加速后动能Ek0的质子
11
H轰击静止的原子核X,生成两个动能均为Ek
24
He核,并释放出一个频率为ν的γ光子.写出上述核反应方程:______.这次核反应中的质量亏损为______(光在真空中传播速度为c).
静止在匀强磁场中的锂核
63
Li俘获一个速度为7.7×104m/s的中子而发生核反应,反应中放出α粒子及一个新核,已知α粒子的速度大小为2×104m/s,方向与反应前的中子速度方向相同,如图所示,设质子质量与中子质量相等.
(1)写出核反应方程式;
(2)求新生核的速度;
(3)当α粒子旋转6周时,新生核旋转几周.
下列说法中正确的是(  )
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A.当氢原子从n=3的状态跃迁到n=6的状态时,要发射出光子
B.某原子核分别放出-个α粒子和一个β粒子后,原子序数减少1,质量数减少4
C.核反应方程+X中的X代表的是质子
D.放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变需要的时间
E.质子与中子结合成氘核时吸收能量
以下说法正确的是(   )
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D.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子;原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长λ2的光子,已知λ1>λ2.那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为λ1λ2/(λ12)的光子