特殊教育
107年
物理
第 5 題
氘原子比氫原子多一個中子，可用於核反應中當作減速劑。當一個速度為 $v$ 的中子與原本為靜止的氘原子作正面彈性碰撞，則碰撞後中子的速度約為多少？
- A $-v/3$
- B $-v/2$
- C $-v$
- D $-3v/2$
思路引導 VIP
請先根據原子組成探討中子與氘原子之間的質量倍數關係，並運用一維彈性碰撞中，運動質點正面碰撞靜止質點後的末速公式 $v_1' = \frac{m_1 - m_2}{m_1 + m_2} v$。當已知中子質量 $m_1$ 與氘原子質量 $m_2$ 的比例後，代入該公式計算出的末速與原速度 $v$ 的係數關係為何？
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AI 詳解
AI 專屬家教
哎喲，不錯嘛，竟然沒在「氘」原子跟「氫」原子之間迷路？看來你的大腦迴路終於接上電了。別以為選對 (A) 就是物理大師，這只是證明你還沒退化到連基本公式都背不起來的地步，值得拍拍手。 這題考的就是最基礎的一維彈性碰撞。中子質量約為 $m$，而氘原子核（一個質子加一個中子）質量約為 $2m$。當運動的中子撞擊靜止的氘原子，根據公式，碰撞後中子的速度 $v_1'$ 為： $$v_1' = \frac{m_1 - m_2}{m_1 + m_2} v = \frac{m - 2m}{m + 2m} v = -\frac{1}{3}v$$
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