内容正文:
高考复习顶层设计·物理
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高考复习顶层设计 物理
第十五章
原子结构 波粒二象性 原子核
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章末素能提升
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本部分内容讲解结束
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两种核衰变在磁场中的径迹——“科学思维”之“科学推理”
1.静止核在磁场中自发衰变,其轨迹为两相切圆,α衰变时两圆外切,β衰变时两圆内切,根据动量守恒m1v1=m2v2和r=知,半径小的为新核,半径大的为α粒子或β粒子,其特点对比如下表。
α衰变
XHe
匀强磁场中轨迹
两圆外切,α粒子半径大
β衰变
X
匀强磁场中轨迹
两圆内切,β粒子半径大
2.当静止的原子核在匀强磁场中发生衰变时,大圆轨道一定是释放出的带电粒子(α粒子或β粒子)的,小圆轨道一定是反冲核的。α衰变时两圆外切,β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。
类型1 外切圆径迹
【典例1】 在匀强磁场中,一个原来静止的原子核,由于放出一个α粒子,结果得到一张两个相切圆的径迹照片(如图所示),今测得两个相切圆半径之比r1∶r2=1∶44。则
(1)图中哪一个圆是α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?
【解析】 (1)因为动量守恒,由r=可知轨道半径与粒子的电荷量成反比,所以圆轨道2是α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,α粒子的电荷量为q2=2e,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q=q1+q2,
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
m1v1=m2v2,
以上三式联立解得q=90e。即这个原子核原来所含的质子数为90。
【答案】 (1)圆轨道2是α粒子的径迹,理由见解析 (2)90
类型2 内切圆径迹
【典例2】 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中a、b所示,由图可以判定 ( )
A.该核发生的是α衰变
B.该核发生的是β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
答案与解析
【解析】 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β衰变;由于不知它们的旋转方向,因而无法判定磁场是垂直纸面向里还是垂直纸面向外,即都有可能,故B项正确。
【答案】 B
$$