题目内容

如图所示,在xy平面上,一个以原点O为中心、半径为R的圆形区域内存在着一匀强磁场,磁场的磁感应强度为B,方向垂直于xy平面向内,在O处原来静止着一个具有放射性的原子核N(氮),某时刻该核发生衰变,放出一个正电子和一个反冲核,已知正电子从O点射出时沿x正方向,而反冲核刚好不会离开磁场区域,正电子电量为e.不计重力影响和粒子间的相互作用.

(1)试写出N衰变的方程;

(2)求正电子离开磁场区域时的位置坐标.

答案:
解析:

  (1)N衰变的方程:N→C+e(3分)

  (2)设正电子和碳核的质量分别为m、M,从O点射出时的速度大小分别为v1、v2.衰变时动量守恒mv1=Mv2 ①…………(2分)

  碳核在磁场中运动,有:M=qvz2B=6ev2B ②…………(2分)

  碳核运动半径 r2 ③…………(2分)

  正电子在磁场中运动 m=ev1B ④…………(2分)

  由以上各式可得正电子运动的半径 r1=3 R ⑤…………(2分)

  正电子从P点离开磁场,O、P连线与x正方向成θ角

  sinθ= ⑥…………(2分)

  正电子离开磁场区域时的位置坐标:

    ⑦…………(1分)

   ⑧…………(1分)


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