Question

用放射源釙的α射線轟擊鈹時，能發(fā)射出一種穿透力極強的中性射線，這就是所謂鈹“輻射”.1932年，查德威克用鈹“輻射”分別照射(轟擊)氫和氮(它們可視為處于靜止?fàn)顟B(tài))，測得照射后沿鈹“輻射”方向高速運動的氫核和氮核的速度之比為7.0∶1.查德威克假設(shè)鈹“輻射”是由一種質(zhì)量不為零的中性粒子構(gòu)成的，從而通過上述實驗在歷史上首次發(fā)現(xiàn)了中子.假定鈹“輻射”中的中性粒子與氫核或氮核發(fā)生彈性正碰，試在不考慮相對論效應(yīng)的條件下計算構(gòu)成鈹“輻射”的中性粒子的質(zhì)量.(質(zhì)量用原子質(zhì)量單位u表示，1 u等于一個¹²C原子質(zhì)量的十二分之一.取氫核和氮核的質(zhì)量分別為1.0 u和14 u)

Answer 1

1.2 u

解析:

設(shè)構(gòu)成鈹“輻射”的中性粒子的質(zhì)量和速度分別為m和v，氫核的質(zhì)量為m_H.構(gòu)成鈹“輻射”的中性粒子與氫核發(fā)生彈性正碰，碰后兩粒子的速度分別為v′和v_H′.由動量守恒與能量守恒定律得

mv=mv′+m_Hv_H′①

②

解得③

同理，對于質(zhì)量為m_n的氮核，其碰后速度為

④

由③④式可得

⑤

根據(jù)題意可知

v_H′=7.0v_N′⑥

將上式與題給數(shù)據(jù)代入⑤式得

m=1.2 u.