Question

（18分）1920年，質(zhì)子已被發(fā)現(xiàn)，英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福曾預(yù)言可能有一種質(zhì)量與質(zhì)子相近的不帶電的中性粒子存在，他把它叫做中子．1930年發(fā)現(xiàn)，在真空條件下用α射線轟擊鈹（）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看不見(jiàn)的、貫穿力極強(qiáng)的不知名射線和另一種粒子．經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，這種不知名射線具有如下的特點(diǎn)：①在任意方向的磁場(chǎng)中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；②這種射線的速度小于光速的十分之一；③用它轟擊含有氫核的物質(zhì)，可以把氫核打出來(lái)．用它轟擊含有氮核的物質(zhì)，可以把氮核打出來(lái)，并用被打出的氫核的最大速度v_H和被打出的氮核的最大速度v_N之比近似等于15∶2．若該射線中的粒子均具有相同的能量，與氫核和氮核碰前氫核和氮核可以認(rèn)為靜止，碰撞過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械能的損失．已知?dú)浜说馁|(zhì)量M_H與氮核的質(zhì)量M_N之比等于1∶14．

（1）寫(xiě)出α射線轟擊鈹核的核反應(yīng)方程；

（2）上述的三個(gè)特點(diǎn)中，哪個(gè)特點(diǎn)可以說(shuō)明該射線是不帶電的？哪個(gè)特點(diǎn)可以說(shuō)明它不是γ射線？

（3）計(jì)算該射線中粒子的質(zhì)量與氫核（即質(zhì)子）的質(zhì)量的比值，由此證明該射線中的粒子就是中子。

Answer 1

解析：（1）（3分）

（2）由①可知，該射線在任何方向的磁場(chǎng)中均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此該射線不帶電（2分）

由②可知，因?yàn)樵撋渚�速度小于光速，所以它不是γ射線（2分）

由③可知，由于碰撞中無(wú)機(jī)械能損失，當(dāng)被打出的氫核和氮核的速度為最大值時(shí)，表明它們發(fā)生的是彈性正碰。設(shè)該粒子的質(zhì)量為m，碰撞前速度為v₀，與氫核碰撞后速度為v₁，與氮核碰撞后速度為v₂，則有：

mv₀=mv₁+M_Hv_H（2分）

mv₀²=mv₁²+M_Hv_H²  （2分）

解得v_H=v₀，同理得v_N=v₀ 

由題意知=，=    ∴m=M_H （2分）