Question

20．用α粒子轟擊靜止氮原子核（${\;}_{7}^{14}$N）的實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)某次碰撞恰好發(fā)生在同一條直線上．已知α粒子的質(zhì)量為4m₀，轟擊前的速度為v₀，轟擊后，產(chǎn)生質(zhì)量為17m₀的氧核速度大小為v₁，方向與v₀相同，且v₁＜$\frac{{v}_{0}}{5}$，同時產(chǎn)生質(zhì)量為m₀的質(zhì)子，求：
①寫出該實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)方程式；
②質(zhì)子的速度大小和方向．

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程中動量和能量守恒，因此根據(jù)動量守恒和質(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)產(chǎn)生質(zhì)子的速度為v₂，由動量守恒定律得：
4m₀v₀=17m₀v₁+m₀v₂；                    
解得：v₂=4v₀-17v₁，
由于v₁＜$\frac{{v}_{0}}{5}$，則有v₂＞0，即質(zhì)子飛出的方向與v₀的方向同向．
答：①α粒子轟擊氮核的核反應(yīng)方程為¹⁴₇N+⁴₂He→¹⁷₈O+¹₁H．
②質(zhì)子的速度大小為4v₀-17v₁，和方向與v₀的方向同向．

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