【带电粒子与重原子核发生弹性碰撞时,下列描述中错误的是()】在核物理和粒子物理中,带电粒子(如α粒子、质子等)与重原子核之间的相互作用是一个重要的研究内容。特别是在弹性碰撞过程中,能量和动量是守恒的,但动能可能因碰撞方式不同而有所变化。以下是对这一过程的总结,并列出几种常见的描述,判断其中哪一项是错误的。
一、
在带电粒子与重原子核发生弹性碰撞的过程中,以下几个关键点需要明确:
1. 弹性碰撞的定义:在弹性碰撞中,系统的总动能和动量都保持不变。
2. 电荷与库仑力:由于带电粒子带有电荷,它会受到重原子核的库仑力作用,导致其轨迹发生偏转。
3. 质量差异影响:当带电粒子的质量远小于重原子核时,碰撞后粒子的速度变化较大,而重原子核的运动几乎可以忽略。
4. 散射角度:根据卢瑟福散射公式,小角度散射的概率更高,大角度散射概率较低。
5. 能量损失:虽然弹性碰撞中动能守恒,但在实际中,由于库仑势场的作用,带电粒子可能会有能量损失(非弹性过程)。
二、常见描述与判断
描述 | 是否正确 | 原因 |
弹性碰撞中,系统总动量保持不变 | ✅ 正确 | 动量守恒是弹性碰撞的基本条件 |
弹性碰撞中,系统总动能保持不变 | ✅ 正确 | 弹性碰撞的定义即为动能守恒 |
碰撞后,重原子核的运动可以忽略不计 | ✅ 正确 | 当粒子质量远小于原子核时,其速度变化较小 |
带电粒子在碰撞过程中不会改变方向 | ❌ 错误 | 库仑力会使带电粒子发生偏转,方向必然改变 |
大角度散射的概率高于小角度散射 | ❌ 错误 | 根据卢瑟福散射理论,小角度散射概率更高 |
弹性碰撞中,粒子的电荷发生变化 | ❌ 错误 | 弹性碰撞不涉及电荷转移或变化 |
三、结论
在上述描述中,“带电粒子在碰撞过程中不会改变方向” 是错误的。由于库仑力的存在,带电粒子在与重原子核发生弹性碰撞时,其运动方向一定会发生偏转。因此,该选项是题目中所要求的“错误描述”。
答案:带电粒子在碰撞过程中不会改变方向