Question

如圖，有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，區(qū)域足夠大，方向垂直于紙面向里，直角坐標(biāo)系XOY的y軸為磁場(chǎng)的左邊界，A為固定在x軸上的一個(gè)放射源，內(nèi)裝鐳（

226 88

Ra）核沿著正x方向釋放一個(gè)α粒子后衰變成氡核（

222 86

Rn），在y軸上放有粒子接收器，移動(dòng)粒子接收器，在N點(diǎn)能接收到α粒子，N點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，已知OA距離為

L

2

，α粒子質(zhì)量為m，電量為q，氡核的質(zhì)量為M，衰變釋放出的能量假設(shè)全部轉(zhuǎn)化為粒子的動(dòng)能．
（1）寫出鐳核的衰變方程；
（2）求此衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損．

Answer 1

分析：（1）由質(zhì)數(shù)和核電荷數(shù)守恒寫核反應(yīng)方程；
（2）鐳核衰變放出α粒子和氡核，分別在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)結(jié)合關(guān)系求出α粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，根據(jù)半徑公式求出速度，求出α粒子的動(dòng)能，衰變過(guò)程中動(dòng)量守恒，求出氡核反沖的動(dòng)能，兩者動(dòng)能之和即為原來(lái)靜止的鐳核衰變時(shí)放出的能量．

解答：解：（1）

226 88

Ra→

222 86

Rn+

4 2

He
（2）設(shè)a粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R(L-R)2+(

L

2

)2=R2
∴R=

5

8

L
又∵Bvq=m

v2

R

∴a粒子的動(dòng)能E1=

1

2

mv2=

(5BqL)2

128m

由動(dòng)量守恒：mv=mv'
氡核的動(dòng)能E2=

1

2

MV′2=

mE1

M

衰變釋放的能量為E1+E2=(1+

m

M

)?

(5BqL)2

128m

由△E=△mC²得：△m=(1+

m

M

)?

(5BqL)2

128m?C2

答：（1）鐳核的衰變方程為

226 88

Ra→

222 86

Rn+

4 2

He；
（2）此衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損△m=(1+

m

M

)?

(5BqL)2

128m?C2

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了核反應(yīng)方程，和動(dòng)量守恒定律，關(guān)鍵是知道誰(shuí)和誰(shuí)動(dòng)量守恒及粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況．