处于静止状态的某原子核X,发生α衰变后变成质量为M的原子核Y,被释放的α粒子垂直射人磁感强度为B的匀强磁场中,测得其圆周与运动的半径为r,设α粒子质量为m,质子的电量为e,

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量守恒定律/2022-11-16 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

处于静止状态的某原子核X,发生α衰变后变成质量为M的原子核Y,被释放的α粒子垂直射人磁感强度为B的匀强磁场中,测得其圆周与运动的半径为r,设α粒子质量为m,质子的电量为e,试求:
(1)衰变后α粒子的速率υa和动能Eka
(2)衰变后Y核的速率υy和动能Eky
(3)衰变前X核的质量Mx

◎ 答案

(1)α粒子在匀强磁场中做圆周与运动所需的向心力同洛仑兹力提供,
即Bqv=m
v
r
,α粒子的带电量为q=2e
所以α粒子的速率:vα=
2Ber
m

动能:E=
1
2
mv
=
2B2e2r2
m

(2)由动量守恒mvα-Mvy=0
所以vy=
2Ber
m

Eky=
1
2
Mv
2y
=
2B2e2r2
M

(3)由质能方程:△E=△mc2
而△E=Ekx+Eky
所以△m=
2B2e2r2
c2
1
m
+
1
M

衰变前X核的质量:Mx=m+M+△m=m+M+
2B2e2r2
c2
1
m
+
1
M
).
答:(1)衰变后α粒子的速率υa
2Ber
m
,动能Eka
2
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