【题目】1930年发现,科学家在真空条件下用α粒子轰击 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 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)
(2)
根据动量守恒和能量守恒可知:
mv0=mv+mHvH…①
…②
其中v是碰撞后中性粒子的速度,由此可得:
vH= …③
同理,mv0=mv+mNvN
mv02=
mv2+
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= … ④
因为mN=14mH,由方程③④可得 …⑤
将速度的最大值代入方程⑤,解得:m=1.05mH
【解析】(1)根据电荷数守恒、质量数守恒得: (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 …②
其中v是碰撞后中性粒子的速度,由此可得:
vH= …③
同理,mv0=mv+mNvNmv02=
mv2+
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= … ④
因为mN=14mH , 由方程③④可得 …⑤
将速度的最大值代入方程⑤,解得:m=1.05mH…⑥
答:(1) ;(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 .
(1)根据质量数守恒和电荷数守恒配平,书写核反应方程.(2)根据查德威克的理论:氢核、氮核与中性粒子之间的碰撞是弹性正碰,遵守动量守恒和能量守恒,由两大守恒定律列式得到氢核的最大速度vH与初速度v0的关系式;用同样的方法得到中性粒子与氮原子核碰撞后打出的氮核的速度vN表达式,即可得到两个之比,从而求中性粒子(中子)的质量m与氢核的质量mH 的关系.
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【题目】如图所示,用长度La:Lb=2:1的同种导线做成圆环a、b,并在A、C处相连,当均匀变化的磁场垂直穿过a环时,环内电流为I1 , A、C间电压为U1;若同样磁场穿过b环,环内电流为I2 , A、C间电压为U2 , 则( )
A.I1:I2=4:1
B.I1:I2=2:1
C.U1:U2=2:1
D.U1:U2=4:1
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【题目】在玉树地震的救援行动中,千斤顶发挥了很大作用,如题图所示是剪式千斤顶,当摇动把手时,螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢,从而将汽车顶起.当千斤顶两臂间的夹角为120°时汽车对千斤顶的压力为1.0×105N,下列判断正确的是 ( )
A. 此时两臂受到的压力大小均为1.0×104N
B. 此时千斤顶对汽车的支持力为2.0×105N
C. 若继续摇动把手,将汽车顶起,两臂受到的压力将减小
D. 若继续摇动把手,将汽车顶起,两臂受到的压力将增大
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【题目】下列说法正确的是( )
A.“用油膜法估测分子的大小”实验中油酸分子直径等于油酸溶液体积除以相应油酸膜的面积
B.载人飞船绕地球运动时容器内的水呈球形,这是因为液体表面具有收缩性的表现
C.运动小球在水平粗糙平面做减速运动停下后,不会自发地内能减小,动能增加而加速,是因为这违反了能量守恒定律
D.一定质量的理想气体经历等压膨胀过程,气体分子密度将减小、分子平均动能将增大
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【题目】如图所示,内壁光滑长度为4l、横截面积为S的汽缸A、B,A水平、B竖直固定,之间由一段容积可忽略的细管相连,整个装置置于温度27℃、大气压为p0的环境中,活塞C、D的质量及厚度均忽略不计.原长3l、劲度系数 的轻弹簧,一端连接活塞C、另一端固定在位于汽缸A缸口的O点.开始活塞D距汽缸B的底部3l.后在D上放一质量为
的物体.求:
(1)稳定后活塞D下降的距离;
(2)改变汽缸内气体的温度使活塞D再回到初位置,则气体的温度应变为多少?
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【题目】物体从h高处自由下落,它在落地前1s内共下落35m,g=10m/s2.下列说法中正确的有( )
A. 物体下落的时间为4s
B. 物体落地时速度为40m/s
C. 下落后第1s内、第2s内、第3s内,每段位移之比为1:2:3
D. 落地前2s内共下落60m
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【题目】核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源.近年来,受控核聚变的科学可行性已得到验证,目前正在突破关键技术,最终将建成商用核聚变电站.一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦,并释放一个中子.若已知氘原子的质量为m1 , 氚原子的质量为m2 , 氦原子的质量为m3 , 中子的质量为m4 , 真空中光速为C。
(1)写出氘和氚聚变的核反应方程;
(2)试计算这个核反应释放出来的能量.
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【题目】地球的年龄到底有多大,科学家们是利用天然放射性元素的衰变规律来推测的.通过对目前发现的最古老的岩石中铀和铅含量的测定,测定出该岩石中含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期不含铅)的一半.铀238衰变后形成铅206,铀238的相对含量随时间的变化规律如右图所示.图中N为铀238的原子数,N0为铀和铅的总原子数,则由此可以断定:
(1)地球年龄大约为多少年?
(2)被测定的古老岩石样品在90亿年后的铀、铅原子数之比是多少?
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【题目】一台二氧化碳激光器发出的激光功率为P=1000W , 出射光束截面积为S=1mm2 , 这束光垂直射到温度为T=273K,厚度为d=2cm的铁板上,如果有80%的光束能量被激光照射到的那一小部分铁板所吸收,并使其熔化成与光束等截面积的直圆柱孔,需要多长时间?(铁的有关参数:热容量c=26.6J/molk,密度ρ=7.90×103㎏/m3 , 熔点Tm=1798K,熔解热L=1.49×104J/mol,摩尔质量M=56×10﹣3㎏)
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