高中物理 模塊要點回眸 第15點 兩類核衰變在磁場中的徑跡素材 新人教版選修3-5（通用）

第15點兩類核衰變在磁場中的徑跡 靜止核在磁場中自發(fā)衰變，其軌跡為兩相切圓，衰變時兩圓外切，衰變時兩圓內(nèi)切，根據(jù)動量守恒m1v1m2v2和r知，半徑小的為新核，半徑大的為粒子或粒子，其特點對比如下表：衰變XYHe勻強磁場中軌跡兩圓外切，粒子半徑大衰變XYe勻強磁場中軌跡兩圓內(nèi)切，粒子半徑大對點例題在勻強磁場中，一個原來靜止的原子核，由于放出一個粒子，結(jié)果得到一張兩個相切圓的徑跡照片(如圖1所示)，今測得兩個相切圓半徑之比r1r2144.則：圖1(1)圖中哪一個圓是粒子的徑跡？(說明理由)(2)這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少？解題指導(dǎo)(1)因為動量守恒，所以軌道半徑與粒子的電荷量成反比，所以圓軌道2是粒子的徑跡，圓軌道1是新生核的徑跡，兩者電性相同，運動方向相反(2)設(shè)衰變后新生核的電荷量為q1，粒子的電荷量為q22e，它們的質(zhì)量分別為m1和m2，衰變后的速度分別為v1和v2，所以原來原子核的電荷量qq1q2.根據(jù)軌道半徑公式有，又由于衰變過程中遵循動量守恒定律，則m1v1m2v2，以上三式聯(lián)立解得q90e.即這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)為90.答案見解題指導(dǎo)特別提示由本題解答過程可知，當(dāng)靜止的原子核在勻強磁場中發(fā)生衰變時，大圓軌道一定是帶電粒子(粒子或粒子)的，小圓軌道一定是反沖核的衰變時兩圓外切，衰變時兩圓內(nèi)切如果已知磁場方向，還可根據(jù)左手定則判斷繞行方向是順時針還是逆時針1. 在垂直于紙面的勻強磁場中，有一原來靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運動軌跡分別如圖2中a、b所示，由圖可以判定()圖2A該核發(fā)生的是衰變B該核發(fā)生的是衰變C磁場方向一定垂直紙面向里D磁場方向一定垂直紙面向外答案B解析本題考查對粒子及粒子的性質(zhì)的了解，對動量守恒定律以及左手定則的應(yīng)用能力原來靜止的核，放出粒子后，總動量守恒，所以粒子和反沖核的速度方向一定相反，根據(jù)圖示，它們在同一磁場中是向同一側(cè)偏轉(zhuǎn)的，由左手定則可知它們必帶異種電荷，故應(yīng)為衰變；由于不知它們的旋轉(zhuǎn)方向，因而無法判定磁場是向里還是向外，即都有可能2一個靜止的放射性同位素的原子核P衰變?yōu)镾i，另一個靜止的天然放射性元素的原子核Th衰變?yōu)镻a，在同一磁場中，得到衰變后粒子的運動徑跡1、2、3、4，如圖3所示，則這四條徑跡依次是()圖3A電子、Pa、Si、正電子B.Pa、電子、正電子、SiC.Si、正電子、電子、PaD正電子、Si、Pa、電子答案B解析PSie(正電子)，產(chǎn)生的兩個粒子，都帶正電，應(yīng)是外切圓，由R，電荷量大的半徑小，故3是正電子，4是Si.ThPae(電子)，產(chǎn)生的兩個粒子，一個帶正電，一個帶負(fù)電，應(yīng)是內(nèi)切圓，由R知，電荷量大的半徑小，故1是Pa,2是電子，故B項正確