Question

原來(lái)靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的放射性元素的原子核A，發(fā)生衰變后放出的一個(gè)射線粒子和反沖核都以垂直于磁感線的方向運(yùn)動(dòng)，形成如圖所示的8字型軌跡，已知大圓半徑是小圓半徑的n倍，且繞大圓軌道運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)沿順時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)．那么：
（1）該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向一定是垂直于紙面向

外

．
（2）原子核A的原子序數(shù)是

2n+2

．
（3）沿小圓運(yùn)動(dòng)的是

反沖核

．
（4）其旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?!--BA-->

順時(shí)針

．

Answer 1

分析：核衰變過(guò)程動(dòng)量守恒，反沖核與釋放出的粒子的動(dòng)量大小相等，結(jié)合帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式可得小粒子與反沖核的電荷量之比，分析α粒子和β粒子與反沖核半徑關(guān)系，根據(jù)洛倫茲力分析運(yùn)動(dòng)軌跡是內(nèi)切圓還是外切圓，判斷是哪種衰變．

解答：解：放射性元素放出α粒子時(shí)，α粒子與反沖核的速度相反，而電性相同，則兩個(gè)粒子受到的洛倫茲力方向相反，兩個(gè)粒子的軌跡應(yīng)為外切圓，原子核的衰變過(guò)程滿足動(dòng)量守恒，可得兩帶電粒子動(dòng)量大小相等，方向相反．
（1）由左手定則可知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的方向一定是垂直于紙面向外；
（2）由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式可得：r=

mv

qB

，就動(dòng)量大小而言有m₁v₁=m₂v₂，大圓是α粒子的，所以新生成核的電荷數(shù)即原子序數(shù)為2n，原子核A的原子序數(shù)是2n+2；
（3）沿小圓運(yùn)動(dòng)的是反沖核；
（4）由左手定則知反沖核的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針．
故答案為：（1）外，（2）2n+2，（3）反沖核，（4）順時(shí)針

點(diǎn)評(píng)：原子核的衰變過(guò)程類(lèi)比于爆炸過(guò)程，滿足動(dòng)量守恒，而帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式中的分子恰好是動(dòng)量的表達(dá)式，要巧妙應(yīng)用