和一个氚核.若α粒子的速度为 2.0×104 m/s,其方向与反应前中子的速度方向相同,且与磁场方向垂直.求:
(1)氚核的速度是多少?
(2)当α粒子在磁场中运动6周时,氚核运动了几周?
思路解析:(1)系统动量守恒mnvn=mαvα+mHvH
1×7.7×104=4×2×104+3vH
uH=-1.0×103m/s,方向与中子速度方向相反.
(2)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为T=
2TH=3Tα,即4TH=6Tα
α粒子运动了6周,氚核运动了4周.
答案:(1)1.0×103m/s,方向与中子速度方向相反 (2)4周
8.如图19-3-3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的圆周运动,并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?
图19-3-3
思路解析:因为原子核衰变时,遵守动量守恒定律,由原于核的初态是静止的,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动量m1v1等于新核动量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速度方向,判断出发射粒子的速度方向,即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,
它初速度水平向左,沿圆轨道顺时针方向旋转.新核初速水平向右,沿圆轨道逆时针旋转.