[物理3-5模块]关于“原子核组成“的研究.经历了一些重要阶段.其中:(1)1919年.卢瑟福用α粒子轰击氮核从而发现了质子.其核反应方程为 .(2)1932年.查德威克用一种中性粒子流轰击氢原子和氮原子.打出了一些氢核和氮核.测量处被打出的氮核和氢核的速度.并由此推算处这种粒子的质量而发现了中子.理查威克认为:原子核的热运动速度远小于中性� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

【物理3-5模块】

关于“原子核组成“的研究，经历了一些重要阶段，其中：

（1）1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核从而发现了质子，其核反应方程为________________。

（2）1932年，查德威克用一种中性粒子流轰击氢原子和氮原子，打出了一些氢核（质子）和氮核，测量处被打出的氮核和氢核的速度，并由此推算处这种粒子的质量而发现了中子。

理查威克认为：原子核的热运动速度远小于中性粒子的速度而可以忽略不计；被碰出的氢核、氮核之所以会具有不同的速率是由于碰撞的情况不同而造成的，其中速率最大的应该是弹性正碰的结果。实验中测得被碰氢核的最大速度为v_H=3.30×10⁷ m/s，被碰氮核的最大速度为v_N=4.50×10⁶ m/s；已知m_N=14 m_H。

请你根据理查威克的实验数据，推导中性粒子（中子）的质量m与氢核的质量m_H的关系？（保留三位有效数字）

解：（1）HeH+O

（2）查德威克认为氢核、氮核与未知粒子之间的碰撞是弹性正碰；设未知粒子质量为m，速度为v₀，氢核的质量为m_H，最大速度为v_H，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+m_H·v_H,①

mv₀²=mv²+m_Hv_H²,②

其中v是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：v_H=。③

同样可得出未知射线与氮原子核碰撞后，打出的氮核的速度v_H=④

查德威克在实验中测得氢核的最大速度为：v_H=3.3×10⁷ m/s，

氮核的最大速度：v_N=4.5×10⁶ m/s

因为m_N=14m_H，由方程③④可得；⑤

将速度的最大值代入方程⑤，⑤

解得：m=1.05m_H。⑥

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