题目

题型：同步题难度：来源：

用放射源钋的α射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍“辐射”。1932年，查德威克用铍“辐射”分别照射(轰击)氢和氮(它们可视为处于静止状态)。测得照射后沿铍“辐射”方向高速运动的氢核和氮核的速度之比为7.0。查德威克假设铍“辐射”是由一种质量不为零的中性粒子构成的，从而通过此实验在历史上首次发现了中子。假定铍“辐射”中的中性粒子与氢或氮发生弹性正碰，试在不考虑相对论效应的条件下计算构成铍“辐射”的中性粒子的质量。(质量用原子质量单位u表示，1 u 等于一个12C原子质量的十二分之一，取氢核和氮核的质量分别为1 u和14 u。)

答案

解：设构成铍“辐射”的中性粒子的质量和速度分别为m和v，氢核的质量为m_H。构成铍“辐射”的中性粒子与氢核发生弹性正碰，碰后两粒子的速度分别为v′和v_H′。由动量守恒与能量守恒定律得
mv＝mv′＋m_Hv_H′ ①
mv²＝mv′²＋m_Hv′_H² ②
解得v_H′＝ ③
同理，对于质量为m_N的氮核，其碰后速度为v_N′＝ ④
由③④式可得m＝ ⑤
根据题意可知v_H′＝7.0v_N′ ⑥
将上式与题给数据代入⑤式得m＝1.2 u