练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    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分别轰击氢原子和氮原子，打出了一些氢核（质子）和氮核，测量出被打出的氮核和氢核的速度，并由此推算出这种粒子的质量而发现了中子．
    查德威克认为：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vH=3.30×107 m/s，被碰氮核的最大速度为vN=4.50×106 m/s；已知mN=14mH．
    请你根据查德威克的实验数据，推导中性粒子（中子）的质量m与氢核的质量mH 的关系？（保留三位有效数字．
    分析：（1）卢瑟福用α粒子轰击氮核从而发现了质子，产生了质子和氧17，根据质量数守恒和电荷数守恒配平，书写核反应方程．
    （2）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：（1）核反应方程为 
     
    14
    7
    N+
     
    4
    2
    He→
     
    1
    1
    H+
     
    17
      8
    O
    （2）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，那么根据动量守恒和能量守恒可知：
      mv0=mv+mHvH ①
     
    1
    2
    m
    v
    2
    0
    =
    1
    2
    mv2    +
    1
    2
    mH
    v
    2
    H
      ②
    其中v是碰撞后中性粒子的速度，由此可得：

      vH=
    2mv0
    m+mH
       ③
    同理，mv0=mv+mNvN                      
     
    1
    2
    mv02=
    1
    2
    mv2+
    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 vN=
    2mv0
    m+mN
         ④
    查德威克在实验中测得被碰氢核的最大速度为：vH=3.30×107 m/s，被碰氮核的最大速度为vN=4.50×106 m/s，
    因为mN=14mH，由方程③④可得
    vH
    vN
    =
    m+mN
    m+mH
    =
    m+14mH
    m+mH
           ⑤
    将速度的最大值代入方程⑤，
    3.3×107
    4.5×106
    =
    m+14mH
    m+mH

    解得：m=1.05mH                        ⑥
    答：（1）
     
    14
    7
    N+
     
    4
    2
    He→
     
    1
    1
    H+
     
    17
      8
    O；
    （2）中性粒子（中子）的质量m与氢核的质量mH 的关系是m=1.05mH．
    点评：书写核反应方程式是基本功，关键要抓住两大守恒：质量数守恒和电荷数守恒．对于弹性碰撞，其基本规律是动量守恒和能量守恒．
    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：

    太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子的
     
    1
    1
    H、
     
    4
    2
    He等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是2e+4
     
    1
    1
    H→
     
    4
    2
    He+释放的核能，这些核能最后转化为辐射能，根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的
     
    1
    1
    H核数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段，为了简化，假定目前太阳全部由电子和
     
    1
    1
    H核组成．?
    （1）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量M，已知地球半径R=6.4×106 m，地球质量m=6.0×1024 kg，月地中心的距离r=1.5×1011 m，地球表面处的重力加速度g=10m/s2，1年约为3.2×107 s，试估算目前太阳的质量M．?
    （2）已知质量mp=1.6726×10-27 kg，
     
    4
    2
    He质量ma=6.6458×10-27 kg，电子质量me=0.9×10-30 kg，光速c=3×108 m/s．求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能．?
    （3）又知地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，每秒通过的太阳辐射能W=1.35×103 J/m2．试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命．（估算结果只要求一位有效数字）?

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    关于“原子核组成”的研究，经历了一些重要阶段，其中：

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

       （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，测量出被打出的氢核和氮核的速度，并由此推算出这种粒子的质量而发现了中子。

    查德威认为：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VH=3.30×107m/s，被碰氮核的最大速度为VN=4.50×106m/s；已知mN=14mH.

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

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：

    【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vH=3.30×107 m/s，被碰氮核的最大速度为vN=4.50×106 m/s；已知mN=14 mH。

    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mH的关系？（保留三位有效数字）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源：2009年天津市南开区高考物理一模试卷（解析版） 题型：解答题

    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______7N+He→H+O

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案