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第37届全国中学生物理竞赛决赛理论试题.rar

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第37届全国中学生物理竞赛决赛理论试题.rar
第 37 届全国中学生物理竞赛决赛理论试题
一、(40 分)我国大科学装置散裂中子源于 2018 年建成并投入使用,它在诸多领域有广泛
的应用。历史上,查德威克在 1932 年首次确认了中子的存在并测出了它的质量;哈恩等人
在 1939 年发现用中子轰击铀原子核可使其分裂,同时放出中子,引发链式反应。为了使链
式反应能够持续可控地进行,可通过弹性碰撞使铀核放出的中子慢化。不考虑相对论效应。
(1)查德威克用中子(质量为m
测得氢核的最大出射速率为
,氮核的最大出射速率为
(2)在上述实验中一个氮核也可能受到一束中子的连续撞击。假设氮核开始时是静止的,
每次与之相碰的中子的速率都是
0 v ,碰撞都使得氮核速率的增量最大。试计算经过多少次
碰撞后氮核的动能与中子的初动能近似相等?
(3)设经过多次碰撞被减速的中子处于热平衡状态,其速率满足麦克斯韦分布

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