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如图所示,一个有界的匀强磁场,磁感应强度B=0.50 T,磁场方向垂直于纸面向里,MN是磁场的左边界.在距磁场左边界MN的1.0 m处有一个放射源A,内装放射物质Ra(镭),Ra发生α衰变生成新核Rn(氡).放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界.MN方向射出的质量较小的粒子,此时接收器位置距直线OA的距离为1.0 m.
(1)试写出Ra的衰变方程;
(2)求衰变后α粒子的速率;
(3)求一个静止镭核衰变释放的能量.(设核能全部转化为动能,取1 u=1.6×10-27 kg,电子电量e=1.6×10-19 C)
如图所示,光滑且足够长的平行金属导轨MN和PQ固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.2 m,电阻R1=0.4 Ω,导轨上静止放置一质量m=0.1 kg、电阻R2=0.1 Ω的金属杆,导轨电阻忽略不计,整个装置处在磁感应强度B1=0.5T的匀强磁场中,磁场的方向竖直向下,现用一外力F沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,最终以8 m/s的速度作匀速直线运动.若此时闭合开关S,释放的α粒子经加速电场C加速后从a孔对着圆心O进入半径r=m的固定圆筒中(筒壁上的小孔a只能容一个粒子通过),圆筒内有垂直水平面向下的磁感应强度为B2的匀强磁场α粒子每次与筒壁发生碰撞均无电荷迁移,也无机械能损失.(α粒子质量mα≈6.4×10-27 kg,电荷量qα=3.2×10-19 C).求:
(1)ab杆做匀速直线运动过程中,外力F的功率;
(2)α射线源Q是钍核发生衰变生成镭核并放出一个α粒子,完成下列钍核的衰变方程+________;
(3)若α粒子与圆筒壁碰撞5次后恰又从a孔背离圆心射出,忽略α粒子进入加速电场的初速度,求磁感应强度B2.