Question

2．1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核${\;}_7^{14}N$，發生核反應后產生了氧核${\;}_8^{17}O$和一個新粒子，若核反應前氮核靜止，α粒子的速度為6.0×10⁶m/s，核反應后氧核的速度大小是2.0×10⁶m/s，方向與反應前的α粒子速度方向相同．
①寫出此核反應的方程式；
②求反應后新粒子的速度大小．

Answer 1

分析 根據質量數和電荷數守恒可以正確書寫核反應方程，α粒子轟擊靜止的氮核過程中動量和能量守恒，因此根據動量守恒即可正確解答該題．

解答 解：①根據質量數和電荷數守恒可得α粒子轟擊氮核方程為：
${\;}_7^{14}N+{\;}_2^4He→{\;}_8^{17}O+{\;}_1^1H$
②設α粒子的質量為m₁，速度為v₁，氧核的質量為m₂，速度為v₂，新粒子的質量為m₃，速度為v₃，
α粒子的質量數為4，氧核的質量數為17，質子的質量數為1，以α粒子的初速度的方向為正方向，根據動量守恒定律得：
m₁v₁=m₂v₂+m₃v₃
代入數據得：v₃=-1.0×10⁷ m/s，負號表示方向與α粒子的初速度方向相反
答：①此核反應的方程式為${\;}_7^{14}N+{\;}_2^4He→{\;}_8^{17}O+{\;}_1^1H$；
②反應后新粒子的速度大小約等于1.0×10⁷ m/s，方向與α粒子初速度的方向相反．

點評 利用動量守恒和能量守恒解答原子物理問題是考查的重點，在平時訓練中要加強這方面的訓練．