高中物理 模块要点回眸 第12点 两类核衰变在磁场中的径迹素材 教科版选修3-5（通用）

第12点两类核衰变在磁场中的径迹 静止核在磁场中自发衰变，其轨迹为两相切圆，衰变时两圆外切，衰变时两圆内切，根据动量守恒m1v1m2v2和r知，半径小的为新核，半径大的为粒子或粒子，其特点对比如下表：衰变XYHe匀强磁场中轨迹两圆外切，粒子半径大衰变XYe匀强磁场中轨迹两圆内切，粒子半径大对点例题在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于放出一个粒子，结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图1所示)，今测得两个相切圆半径之比r1r2144.则：图1(1)图中哪一个圆是粒子的径迹？(说明理由)(2)这个原子核原来所含的质子数是多少？解题指导(1)因为动量守恒，所以轨道半径与粒子的电荷量成反比，所以圆轨道2是粒子的径迹，圆轨道1是新生核的径迹，两者电性相同，运动方向相反(2)设衰变后新生核的电荷量为q1，粒子的电荷量为q22e，它们的质量分别为m1和m2，衰变后的速度分别为v1和v2，所以原来原子核的电荷量qq1q2.根据轨道半径公式有，又由于衰变过程中遵循动量守恒定律，则m1v1m2v2，以上三式联立解得q90e.即这个原子核原来所含的质子数为90.答案见解题指导特别提示由本题解答过程可知，当静止的原子核在匀强磁场中发生衰变时，大圆轨道一定是带电粒子(粒子或粒子)的，小圆轨道一定是反冲核的衰变时两圆外切，衰变时两圆内切如果已知磁场方向，还可根据左手定则判断绕行方向是顺时针还是逆时针1.在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图2中a、b所示，由图可以判定()图2A该核发生的是衰变B该核发生的是衰变C磁场方向一定垂直纸面向里D磁场方向一定垂直纸面向外答案B解析本题考查对粒子及粒子的性质的了解，对动量守恒定律以及左手定则的应用能力原来静止的核，放出粒子后，总动量守恒，所以粒子和反冲核的速度方向一定相反，根据图示，它们在同一磁场中是向同一侧偏转的，由左手定则可知它们必带异种电荷，故应为衰变；由于不知它们的旋转方向，因而无法判定磁场是向里还是向外，即都有可能2一个静止的放射性同位素的原子核P衰变为Si，另一个静止的天然放射性元素的原子核Th衰变为Pa，在同一磁场中，得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4，如图3所示，则这四条径迹依次是()图3A电子、Pa、Si、正电子B.Pa、电子、正电子、SiC.Si、正电子、电子、PaD正电子、Si、Pa、电子答案B解析PSie(正电子)，产生的两个粒子，都带正电，应是外切圆，由R，电荷量大的半径小，故3是正电子，4是Si.ThPae(电子)，产生的两个粒子，一个带正电，一个带负电，应是内切圆，由R知，电荷量大的半径小，故1是Pa,2是电子，故B项正确