Question

3．1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現質子．科學研究表明其核反應過程是：α粒子轟擊靜止的氮核后形成了不穩(wěn)定的復核，復核發(fā)生衰變放出質子，變成氧核．設α粒子質量為m₁，初速度為v₀，氮核質量為m₂，質子質量為m₀，氧核的質量為m₃，不考慮相對論效應．
①請寫出該核反應方程（不要求寫形成復核和復核衰變的方程）
②α粒子轟擊氮核形成不穩(wěn)定復核的瞬間，復核的速度為多大？
③求此過程中釋放的核能．

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，因此根據動量守恒和質能方程可正確解答該題．

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：
¹⁴₇N+⁴₂He→¹⁷₈O+¹₁H 
 ②選擇α粒子運動的方向為正方向，設復核的速度為v，由動量守恒定律得：
m₁v₀=（m₁+m₂）v                    
解得：$v=\frac{{m}_{1}{v}_{0}}{{m}_{1}+{m}_{2}}$     
③核反應過程中的質量虧損：△m=m₁+m₂-m₀-m₃
反應過程中釋放的核能：
$△E=△m•{c}^{2}=（{m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{0}-{m}_{3}）•{c}^{2}$
答：①α粒子轟擊氮核的核反應方程為¹⁴₇N+⁴₂He→¹⁷₈O+¹₁H．
②復核的速度為$\frac{{m}_{1}{v}_{0}}{{m}_{1}+{m}_{2}}$．
③該核反應過程中釋放的核能$（{m}_{1}+{m}_{2}-{m}_{0}-{m}_{3}）•{c}^{2}$．

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．