Question

如圖所示，有界勻強磁場的磁感應強度為B，區域足夠大，方向垂直于紙面向里，直角坐標系xoy的y軸為磁場的左邊界，A為固定在x軸上的一個放射源，內裝鐳核（Ra）沿著與+x成θ角方向釋放一個α粒子后衰變成氡核（Rn）。α粒子在y軸上的N點沿方向飛離磁場，N點到O點的距離為L，已知OA間距離為L，α粒子質量為m，電荷量為q，氡核的質量為m₀，

（1）、寫出鐳核的衰變方程；
（2）、如果鐳核衰變時釋放的能量全部變為α粒子和氡核的動能，求一個原來靜止的鐳核衰變時放出的能量。

Answer 1

（1）、Ra→Rn＋He （2）

試題分析：（1）由質數和核電荷數守恒寫核反應方程；
（2）鐳核衰變放出α粒子和氡核，分別在磁場中做勻速圓周運動，根據結合關系求出α粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑，根據半徑公式求出速度，求出α粒子的動能，衰變過程中動量守恒，求出氡核反沖的動能，兩者動能之和即為原來靜止的鐳核衰變時放出的能量．
解：（1）鐳核衰變方程為：Ra→Rn＋He
（2）鐳核衰變放出α粒子和氡核，分別在磁場中做勻速圓周運動，α粒子射出y軸時平行于x軸，設α粒子在磁場中的軌道半徑為R，其圓心位置如圖中O′點，

有，
則，α粒子在磁場中做勻速圓周運動，有，即，
α粒子的動能為       
∴衰變過程中動量守恒mv=m₀v₀，
則氡核反沖的動能為 
∴ 
答：（1）鐳核的衰變方程為  22688 Ra→  22286 Ra+  42 He；
（2）一個原來靜止的鐳核衰變時放出的能量為(5qBl)2(m+m0) 128mm0 ．
點評：本題考查了核反應方程，和動量守恒定律，關鍵是知道誰和誰動量守恒及粒子在勻強磁場中的運動情況．