Question

1930年科學家發現釙放出的射線貫穿能力極強，它甚至能穿透幾厘米厚的鉛板，1932年，英國年輕物理學家查德威克用這種未知射線分別轟擊氫原子和氮原子，結果打出一些氫核和氮核，測量出被打出的氫核和氮核的速度，并由此推算出這種粒子的質量．若未知射線均與靜止的氫核和氮核正碰，測出被打出的氫核最大速度為v_H＝3.3×10⁷m/s，被打出的氮核的最大速度v_N＝4.5×10⁶m/s，假定正碰時無機械能損失，設未知射線中粒子質量為m，初速為v，質子的質量為m′.

(1)推導被打出的氫核和氮核的速度表達式；

(2)根據上述數據，推算出未知射線中粒子的質量m與質子的質量m′之比．(已知氮核質量為氫核質量的14倍，結果保留三位有效數字)

【解析】：(1)碰撞過程滿足動量守恒且機械能守恒，與氫核碰撞時有mv＝mv₁＋m_Hv_H，mv²＝mv＋m_Hv，解之得v_H＝v，同理可得v_N＝v.

(2)由上面可得＝，代入數據得＝＝1.05.

 

Answer 1

：(1)v_H＝v　v_N＝v　(2)＝1.05