Question

5．1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子．科學(xué)研究表明其核反應(yīng)過(guò)程是：α粒子轟擊靜止的氮核（${\;}_{7}^{14}$N）后形成了不穩(wěn)定的復(fù)核，復(fù)核發(fā)生衰變放出質(zhì)子，變成氧核．設(shè)α粒子質(zhì)量為m₁，初速度為v₀，氮核質(zhì)量為m₂，質(zhì)子質(zhì)量為m₀，氧核的質(zhì)量為m₃．
①寫出盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程¹⁴₇N+⁴₂He→¹⁷₈O+¹₁H；
②α粒子轟擊氮核形成不穩(wěn)定復(fù)核的瞬間，復(fù)核的速度為多大？
③求此過(guò)程中釋放的核能．

Answer 1

分析 根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可以正確書寫核反應(yīng)方程，α粒子轟擊靜止的氮核過(guò)程中動(dòng)量和能量守恒，因此根據(jù)動(dòng)量守恒和質(zhì)能方程可正確解答該題．

解答 解：①根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可得α粒子轟擊氮核方程為：
¹⁴₇N+⁴₂He→¹⁷₈O+¹₁H
②設(shè)復(fù)核的速度為v，由動(dòng)量守恒定律得：
m₁v₀=（m₁+m₂）v
解得：$v=\frac{{m}_{1}{v}_{0}}{{m}_{1}+{m}_{2}}$
③核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損：△m=m₁+m₂-m₀-m₃
反應(yīng)過(guò)程中釋放的核能：
$△E=△m{c}^{2}=（{m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{0}-{m}_{3}）•{c}^{2}$
答：①α粒子轟擊氮核的核反應(yīng)方程為¹⁴₇N+⁴₂He→¹⁷₈O+¹₁H．
②復(fù)核的速度為$v=\frac{{m}_{1}{v}_{0}}{{m}_{1}+{m}_{2}}$．
③該核反應(yīng)過(guò)程中釋放的核能為$（{m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{0}-{m}_{3}）{c}^{2}$．

點(diǎn)評(píng) 利用動(dòng)量守恒和能量守恒解答原子物理問(wèn)題是考查的重點(diǎn)，在平時(shí)訓(xùn)練中要加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練．