Khi bắn hạt \(\alpha \) có động năng K vào hạt nhân \({}_{7{\rm{ }}}^{14}N\) đứng yên thì gây ra phản ứng \({}_2^4He + {}_7^{14}N \to {}_8^{16}O + X.\) Cho khối lượng các hạt nhân trong phản ứng lầ n lượt là \({m_{He}} = 4,0015{\rm{ }}u,{\rm{ }}{m_N} = 13,9992{\rm{ }}u,\,\,{m_O} = 16,9947{\rm{ }}u\) và \({m_X} = 1,0073{\rm{ }}u.\) Lấy \(1u = 931,5{\rm{ }}MeV/{c^2}.\) Nếu hạt nhân X sinh ra đứng yên thì giá trịcủa K bằng
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiPhản ứng thu năng lượng \(\Delta {E_{thu}} = 1,21MeV\)
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng ta có
\(\begin{array}{l}
{p_\alpha } = {p_O} \Rightarrow {m_\alpha }.{v_\alpha } = {m_O}{v_O}\\
\Rightarrow \frac{{{m_\alpha }}}{{{m_O}}} = \frac{{{v_\alpha }}}{{{v_O}}} \Rightarrow \frac{K}{{{K_O}}} = \frac{{{m_\alpha }v_\alpha ^2}}{{{m_O}v_O^2}} = \frac{{{m_\alpha }}}{{{m_O}}}.\frac{{v_\alpha ^2}}{{v_O^2}}\\
\Rightarrow \frac{K}{{{K_O}}}\frac{{{m_\alpha }}}{{{m_O}}} \Rightarrow {K_O} = \frac{{K.{m_\alpha }}}{{{m_O}}}
\end{array}\)
Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có
\(\begin{array}{l}
K = \Delta {E_{thu}} = {K_O} \Rightarrow K - \Delta {E_{thu}} = K.\frac{{{m_\alpha }}}{{{m_O}}}\\
\Rightarrow K\left( {1 - \frac{{{m_\alpha }}}{{{m_O}}}} \right) = \Delta {E_{thu}} \Rightarrow K = \frac{{\Delta {E_{thu}}}}{{1 - \frac{{{m_\alpha }}}{{{m_O}}}}} = 1,58MeV
\end{array}\)