题目内容

如图所示,在匀强磁场中的A点,有一个静止的原子核,当它发生哪一种衰变时,射出的粒子以及新核的轨道才做如图所示的圆周运动?确定它们环绕的方向.若两圆的半径之比是44∶1,这个放射性元素原子核的原子序数是多少?

45

解析:因为原子核衰变时遵守动量守恒定律,由原子核的初态是静止的可以判定:衰变时射出的粒子与新核的动量大小相等、方向相反.设带电粒子的质量为m,在磁感应强度为B的磁场中,以速度v做匀速圆周运动,则其运动半径为R=.

    由衰变时动量守恒,知射出粒子的动量m1v1等于新核的动量m2v2,而B相同,所以R与q成反比,可判定出衰变射出粒子的运动轨道半径大,新核半径小.在A点利用左手定则可判断出新核反冲的速度方向,判断出发射的粒子的速度方向,即可确定粒子的种类和衰变的类型.

    由,可从发射粒子的电荷数确定新核的电荷数.由于衰变过程中电荷数守恒,可求出原来放射性元素原子核的电荷数即它的原子序数.

    由R∝知,大圆是发射出粒子的轨迹,小圆则是新核轨迹.

    根据左手定则判断:在A点发射出的粒子是负电子,它的初速度水平向左,沿圆轨道顺时针方向旋转.新核初速度水平向右,沿圆轨道逆时针旋转.

    由于,q1=e,电荷数是1,所以q2=44e,电荷数是44.根据电荷守恒定律,原来的放射性元素原子核的原子序数是45,它发生的是β衰变,电子顺时针方向做匀速圆周运动,新核逆时针做匀速圆周运动.


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