Question

3．靜止的氮核${\;}_{7}^{14}N$被速度為v₀的中子α粒子擊中生成氧核${\;}_{8}^{17}$O和另一種原子核甲，已知${\;}_{8}^{17}$O與甲核的速度方向與碰撞前α粒子的速度方向一致，碰后氧核${\;}_{8}^{17}$O與甲核的動量之比為4：1．
（1）寫出核反應(yīng)方程式．
（2）求核反應(yīng)中產(chǎn)生的氧核與甲核的速度大�。�

Answer 1

分析 （1）在核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒，根據(jù)質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒，寫出核反應(yīng)方程式．
（2）在核反應(yīng)過程中，系統(tǒng)動量守恒定律可以求出原子核的速度．

解答 解：（1）根據(jù)質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒可知，核反應(yīng)方程式為：
${\;}_{7}^{14}N$+${\;}_{2}^{4}He$→${\;}_{8}^{17}O$+${\;}_{1}^{1}$H；
（2）設(shè)甲核質(zhì)量m₀為，則α粒子質(zhì)量為4m₀，${\;}_{8}^{17}O$核質(zhì)量17m₀，以α粒子的初速度方向為正，由動量守恒得：
4m₀v₀=17m₀v_O+m₀v_甲，
又因為${\;}_{8}^{17}O$與甲核動量比為4：l，即：17m₀v_O=4m₀v_甲，
聯(lián)立以上兩個方程，得：v_O=$\frac{16}{85}{v}_{0}$，v_甲=$\frac{4}{5}{v}_{0}$．
答：（1）核反應(yīng)方程式為${\;}_{7}^{14}N$+${\;}_{2}^{4}He$→${\;}_{8}^{17}O$+${\;}_{1}^{1}$H；
（2）核反應(yīng)中產(chǎn)生的氧核的速度為$\frac{16}{85}{v}_{0}$，甲核的速度大小為$\frac{4}{5}{v}_{0}$．

點評 本題主要考查了守恒定律在近代物理中的應(yīng)用，通過該題體會能量守恒和動量守恒使用的廣泛性，明確使用動量守恒定律解題時要規(guī)定正方向，難度適中．