Question

【題目】盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子之后，他猜測：原子核內(nèi)可能還存在一種不帶電的粒子。為尋找這種不帶電的粒子，他的學(xué)生查德威克用α粒子轟擊一系列元素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而證實(shí)了中子的存在。為了測定中子的質(zhì)量mn，查德威克用初速度相同的中子分別與靜止的氫核與靜止的氮核發(fā)生彈性正碰。實(shí)驗(yàn)中他測得碰撞后氫核的速率為3.3×107m/s，氮核的速率為4.7×106m/s。已知氮核質(zhì)量與氫核質(zhì)量的關(guān)系是，將中子與氫核、氮核的碰撞視為完全彈性碰撞，不考慮相對論效應(yīng)。請你根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算中子質(zhì)量mn與氫核質(zhì)量mH的比值（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】1.2

【解析】

設(shè)中子與氫核、氮核碰撞前的速率為

中子與氫核發(fā)生完全彈性碰撞時(shí)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：

根據(jù)能量守恒定律有：

解得碰后氫核的速率：

同理可得中子與氮核發(fā)生彈性碰撞后，氮核的速率：

因此有：

解得：