【題目】“中子的發(fā)現(xiàn)”,關(guān)于“原子核的組成”的研究，物理學(xué)的發(fā)展過程經(jīng)歷了如下幾個(gè)重要的階段：

1919年，盧瑟福用a粒子轟擊氮核從而發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子；1920年，盧瑟福預(yù)言“原子核內(nèi)可能還有質(zhì)量與質(zhì)子相近的中性粒子存在"；-1930年，約里奧·居里夫婦用釙（Po）放出的粒子轟擊鈹（Be），產(chǎn)生了一種貫穿能力極強(qiáng)的射線，研究發(fā)現(xiàn)這種射線是一種中性粒子流；1932年，查德威克用這種射線轟擊氫原子和氮原子，打出了一些氫核（質(zhì)子）和氮核，測(cè)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(zhì)量而發(fā)現(xiàn)了中子。

查德威克認(rèn)為：氫核、氮核的熱運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于未知粒子的速度而可以忽略不計(jì)；被碰出的氫核、氨核之所以會(huì)具有不同的速率是由于碰撞的情況不同而造成的，其中速率最大的應(yīng)該是彈性正碰的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得氫核的最大速度為，氮核的最大速度為；已知。請(qǐng)你根據(jù)查德威克研究，經(jīng)過推理計(jì)算，證明盧瑟福的“預(yù)言”是正確的。

【答案】答案見解析

【解析】

查德威克認(rèn)為氫核、氮核與未知粒子之間的碰撞是彈性正碰；設(shè)未知粒子質(zhì)量為m，速度為，氫核的質(zhì)量為，最大速度為，并認(rèn)為氫核在打出前為靜止的，那么根據(jù)動(dòng)量守恒和能量守恒可知：

其中v是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：

同樣可求出未知射線與氮原子碰撞后，打出的氮核的速度：

查德威克在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得氫核的最大速度為：，氮核的最大速度為：，因?yàn)?/span>，由上述方程可得：

將速度的最大值代入方程可得：

可得：。由此可見，該中性粒子的質(zhì)量與質(zhì)子相近，盧瑟福的“預(yù)言”是正確的。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】真空中兩點(diǎn)電荷q1、q2分別位于直角三角形的頂點(diǎn)C和頂點(diǎn)B上，D為斜邊AB的中點(diǎn)，∠ABC＝30°，如圖所示。已知A點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向垂直AB向下，則下列說法正確的是(　　)

A. q1帶正電，q2帶負(fù)電

B. D點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)電勢(shì)

C. q1電荷量的絕對(duì)值等于q2電荷量的絕對(duì)值的一半

D. q1電荷量的絕對(duì)值等于q2電荷量的絕對(duì)值的二倍

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，平行金屬板中帶電質(zhì)點(diǎn)原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，的阻值和電源內(nèi)阻相等，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向端移動(dòng)時(shí)，則（ ）

A.消耗的功率逐漸減小

B.電流表讀數(shù)減小，電壓表讀數(shù)增大

C.電源的輸出功率逐漸增大

D.質(zhì)點(diǎn)將向上運(yùn)動(dòng)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在一個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一個(gè)正方形閉合導(dǎo)線框abcd從勻強(qiáng)磁場(chǎng)外自右向左勻速經(jīng)過磁場(chǎng)，則從ad邊進(jìn)入磁場(chǎng)起至bc邊出磁場(chǎng)止，線圈中感應(yīng)電流的情況是（ ）

A.導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)?/span>a→b→c→d→a

B.導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流方向?yàn)?/span>a→b→c→d→a

C.導(dǎo)線框離開磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力方向水平向右

D.導(dǎo)線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，受到的安培力方向水平向左

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，光滑四分之一圓弧形軌道AB與粗糙水平軌道BD的B端平滑連接，圓弧軌道半徑R=0.40m，整個(gè)裝置處理在豎直平面內(nèi)。有一質(zhì)量m=0.10kg的物塊P（可視為質(zhì)點(diǎn)）放在與圓心等高的A點(diǎn)，從靜止開始滑下，與水平軌道上C點(diǎn)質(zhì)量也為m的靜止物塊Q發(fā)生彈性碰撞，BC的距離L=1.0m，水平地面BD與物塊P、Q之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，求

（1）物塊P運(yùn)動(dòng)到圓弧形軌道的B端時(shí)對(duì)圓弧軌的壓力；

（2）碰撞后瞬間物塊Q的速度大��；

（3）若在D處放上一豎直的彈性擋板，CD間距也為L=1.0m，P物塊釋放點(diǎn)離水平軌道的高度為h，要使PQ之間只發(fā)生一次碰撞，求h的取值范圍。（P可以從圓軌道上或A點(diǎn)正上方某位置釋放）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】2011年3月，日本發(fā)生了強(qiáng)烈地震并引發(fā)了海嘯，對(duì)福島核電站造成了很大的破壞，如圖所示。

（1）核電站是利用___________能來發(fā)電的，其能量是原子核發(fā)生了核____________（選填“裂變”或“聚變”）產(chǎn)生的；

（2）由于一系列的爆炸，使得大量的核燃料外泄，周圍的人們處在核污染中。如圖2中A、B、C中是核輻射標(biāo)志的是___________；

（3）為了給處于高溫中的核反應(yīng)堆外殼降溫，消防員通過噴水的方法來有效降溫，這是用_________的方法來改變內(nèi)能的。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在xOy坐標(biāo)中，有隨時(shí)間周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)（磁場(chǎng)持續(xù)t1后消失；緊接著電場(chǎng)出現(xiàn)，持續(xù)t2時(shí)間后消失，接著磁場(chǎng)......如此反復(fù)），如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里，電場(chǎng)強(qiáng)度方向沿y軸向下，有一質(zhì)量為m，帶電量為+q的帶電粒子，在t=0時(shí)刻，以初速v0從0點(diǎn)沿x軸正方向出發(fā)，在t1時(shí)刻第一次到達(dá)y軸上的M （0，L）點(diǎn)，t1+t2時(shí)刻第一次回到x軸上的 N（-2L，0）點(diǎn)，不計(jì)粒子重力，t1、t2均未知。求：

（1）磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電場(chǎng)強(qiáng)度E的大��；

（2）粒子從0點(diǎn)出發(fā)到第二次回到x軸所用的時(shí)間；

（3）粒子第n次回到x軸的坐標(biāo)。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在空間中存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，質(zhì)量為m、電荷量為+q的物塊從A點(diǎn)由靜止開始下落，加速度為，下落高度H到B點(diǎn)后與一輕彈簧接觸，又下落h后到達(dá)最低點(diǎn)C，整個(gè)過程中不計(jì)空氣阻力，且彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g，則帶電物塊在由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中，下列說法正確的是（　　）

A.該勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為

B.帶電物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能減少量為

C.彈簧的彈性勢(shì)能的增加量為

D.帶電物塊電勢(shì)能的增加量為mg（H+h）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】2019年4月1日，在中國(guó)核能可持續(xù)發(fā)展論壇上，生態(tài)環(huán)境部介紹2019年會(huì)有核電項(xiàng)目陸續(xù)開工建設(shè)，某核電站獲得核能的核反應(yīng)方程為，已知鈾核的質(zhì)量為m1，鋇核的質(zhì)量為m2，氪核的質(zhì)量為m3，中子的質(zhì)量為m4，下列說法中正確的是（　　）

A.該核電站通過核聚變獲得核能

B.鈾核的中子數(shù)為143

C.在上述核反應(yīng)中x=2

D.一個(gè)鈾核發(fā)生上述核反應(yīng)，釋放的能量為

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