鄭青霞 潘亞芳

(江蘇省阜寧縣陳集中學,江蘇鹽城 224411)

題目.[2011年江蘇高考物理卷12C的第(3)題]有些核反應過程是吸收能量的,例如,在中,核反應吸收的能量 Q=[(mO+mH)-(mx+mN)]c2,在該核反應方程中,X表示什么粒子?X粒子以動能Ek轟擊靜止的核,若Ek=Q,則該核反應能否發(fā)生?請簡要說明理由.

此題考查學生綜合運用能量守恒定律、動量守恒定律定性分析問題、解決問題的能力,這是一道非常好的試題,當Ek=Q時,因為不能同時滿足能量守恒和動量守恒,所以該核反應不能發(fā)生,那么入射 α粒子的動能多大時,該核反應就能發(fā)生呢?

設(shè)入射粒子以速度vα射向靜止的原子核mN,兩者組成的系統(tǒng)其質(zhì)心速度為 v0,由 mαvα=(mα+mN)v0,得

入射粒子相對于質(zhì)心的速度為

即如果在以 v0運動的慣性參考系中研究上述核反應,則反應前系統(tǒng)總動量為0,根據(jù)動量守恒定律,反應后系統(tǒng)的總動量也應該為0,即有

要想入射粒子的能量最小,就要求 v1′=0,v2′=0.

顯然,入射粒子的最小動能Ek大于Q.