如图所示,铅盒内放有某种具有放射性的矿物,开始时其中有、两种放射性元素同位素原子核.其中会自发的放出某种粒子x后变成并不再变化,发生6次α衰变和4次β衰变后变成一种稳定

◎ 题目

如图所示,铅盒内放有某种具有放射性的矿物,开始时其中有两种放射性元素同位素原子核.其中会自发的放出某种粒子x后变成并不再变化,发生6次α衰变和4次β衰变后变成一种稳定的原子核y.由于碰撞和其他原因,粒子x和α、β粒子从铅盒的小孔射出时的速度可以在一个很大的范围内变化.这些粒子射出后由小孔O,垂直于电场和磁场的进入一个电磁场共存的区域,其中电场强度大小E1,方向水平向左,磁感应强度大小B1,方向垂直于纸面向里.部分粒子能沿直线由小孔射出,由A点垂直磁场、垂直于边界射入磁感应强度为B2,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,磁场在粒子初速度方向上的宽度为d,垂直初速度方向足够大.在磁场的边界上铺有一层感光底片从射入的粒子最终打在1、2、3三点.设电子质量为m,电量为e,α粒子质量为7200m.求:

(1)粒子x是什么?写出变化成的核反应方程;原子核y是什么?
(2)试通过计算说明打在1、2、3三点的分别是什么粒子.
(3)2点到正对面B点的距离是多少?
(4)若要三种粒子均不打在感光底片上,磁感应强度B2的最小值为多少?

◎ 答案

(1)正电子;
(2)1为正电子,2为α粒子,3为β粒子
(3)
(4)

◎ 解析


试题分析:(1) x为正电子,反射性同位素发射衰变的核反应方程为:
发生6次α衰变和4次β衰变,根据质量数守恒和电荷数守恒有:

所以,原子核y是
(2) 通过速度选择器的粒子,满足方程: 
解得:
当粒子从小孔射出进入磁场时,将做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力:

解得:
可见,半径R的大小取决于的大小

打在1点为正电子,2为α粒子,3为β粒子。
(3)在矩形有界磁场中,粒子发生偏转,由图可知:
侧移距离为:
(4)三种粒子中,,即使粒子不打在感光底片即可。
设B2的最小值为,则有:
解得:

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,铅盒内放有某种具有放射性的矿物,开始时其中有、两种放射性元素同位素原子核.其中会自发的放出某种粒子x后变成并不再变化,发生6次α衰变和4次β衰变后变成一种稳定…”主要考查了你对  【带电粒子在匀强磁场中的运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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