Question

2．1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核${\;}_7^{14}N$，发生核反应后产生了氧核${\;}_8^{17}O$和一个新粒子，若核反应前氮核静止，α粒子的速度为6.0×10⁶m/s，核反应后氧核的速度大小是2.0×10⁶m/s，方向与反应前的α粒子速度方向相同．
①写出此核反应的方程式；
②求反应后新粒子的速度大小．

Answer 1

分析 根据质量数和电荷数守恒可以正确书写核反应方程，α粒子轰击静止的氮核过程中动量和能量守恒，因此根据动量守恒即可正确解答该题．

解答 解：①根据质量数和电荷数守恒可得α粒子轰击氮核方程为：
${\;}_7^{14}N+{\;}_2^4He→{\;}_8^{17}O+{\;}_1^1H$
②设α粒子的质量为m₁，速度为v₁，氧核的质量为m₂，速度为v₂，新粒子的质量为m₃，速度为v₃，
α粒子的质量数为4，氧核的质量数为17，质子的质量数为1，以α粒子的初速度的方向为正方向，根据动量守恒定律得：
m₁v₁=m₂v₂+m₃v₃
代入数据得：v₃=-1.0×10⁷ m/s，负号表示方向与α粒子的初速度方向相反
答：①此核反应的方程式为${\;}_7^{14}N+{\;}_2^4He→{\;}_8^{17}O+{\;}_1^1H$；
②反应后新粒子的速度大小约等于1.0×10⁷ m/s，方向与α粒子初速度的方向相反．

点评 利用动量守恒和能量守恒解答原子物理问题是考查的重点，在平时训练中要加强这方面的训练．