分析 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.
解答 解: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,以α粒初速度方向为正方向,那么根据动量守恒和能量守恒可知:
mv0=mv+mHvH…①
$\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}$=$\frac{1}{2}m{v}^{2}+\frac{1}{2}{m}_{H}{{v}_{H}}^{2}$…②
其中v是碰撞后中性粒子的速度,由此可得:
vH=$\frac{2m{v}_{0}}{m+{m}_{H}}$…③
同理,mv0=mv+mNvN
$\frac{1}{2}$mv02=$\frac{1}{2}$mv2+$\frac{1}{2}$mNvN2
可得出中性粒子与氮原子核碰撞后打出的氮核的速度为:vN=$\frac{2m{v}_{0}}{m+{m}_{N}}$…④
因为mN=14mH,由方程③④可得:$\frac{{v}_{H}}{{v}_{N}}=\frac{m+14{m}_{H}}{m+{m}_{H}}$…⑤
将速度的最大值代入方程⑤,解得:m=1.05mH
答:中子的质量为1.05mH.
点评 对于弹性碰撞,其基本规律是动量守恒和能量守恒,注意要规定正方向,难度适中.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 8s | B. | 4s | C. | 16s | D. | $\frac{16}{3}$s |
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A. | 亚里士多德发现了力是改变物体运动状态的原因 | |
B. | 牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星 | |
C. | 英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G | |
D. | 哥白尼提出了日心说,并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律 |
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A. | 0~2s内外力的平均功率是$\frac{9}{4}$W | |
B. | 第2秒内外力所做的功是$\frac{5}{4}$J | |
C. | 第2秒末外力的瞬时功率最大 | |
D. | 第1秒内与第2秒内外力所做的功的比值是5:4 |
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A. | 自由落体运动 | |
B. | 与月球具有相同周期的匀速圆周运动 | |
C. | 平抛运动,最终落到地面上 | |
D. | 离心运动 |
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A. | 车对两种桥面的压力一样大 | B. | 车对平直桥面的压力大 | ||
C. | 车对凸形桥面的压力大 | D. | 汽车过凸形桥中央时处于失重状态 |
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