如圖19-3-3在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的A點(diǎn)，有一個(gè)靜止的原子核，當(dāng)它發(fā)生哪一種衰變時(shí)，射出的粒子以及新核的軌道才做如圖的圓周運(yùn)動(dòng)，并確定它們環(huán)繞的方向，若兩圓的半徑之比是44∶1，這個(gè)放射性元素原子核的原子序數(shù)是多少？

圖19-3-3

解析：因?yàn)樵雍怂プ儠r(shí)，遵守動(dòng)量守恒定律，由原于核的初態(tài)是靜止的，可以判定：衰變時(shí)射出的粒子與新核的動(dòng)量大小相等，方向相反.

設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，以速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則其運(yùn)動(dòng)半徑為R=.

由衰變時(shí)動(dòng)量守恒知射出粒子動(dòng)量m1v1等于新核動(dòng)量m2v2，而B相同，所以R與q成反比，可判定出衰變射出粒子運(yùn)動(dòng)軌道半徑大，新核半徑小.在A點(diǎn)利用左手定則可判斷出新核反沖速度方向，判斷出發(fā)射粒子的速度方向，即確定粒子的種類和衰變的類型.

由可從發(fā)射粒子的電荷數(shù)確定新核的電荷數(shù)，由于衰變過程中電荷數(shù)守恒，可求出原來放射性元素原子核的電荷數(shù)即它的原子序數(shù).

由R∝知大圓是發(fā)射出粒子的軌跡，小圓則是新核軌跡.

根據(jù)左手定則判斷：在A點(diǎn)發(fā)射出的粒子是負(fù)電子，

它初速度水平向左，沿圓軌道順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn).新核初速水平向右，沿圓軌道逆時(shí)針旋轉(zhuǎn).

由于

q1=e，電荷數(shù)是1，所以q2=44e，電荷數(shù)是44，根據(jù)電荷守恒定律，原來的放射性元素原子核的原子序數(shù)是45，它發(fā)生的是β衰變，電子順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，新核逆時(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng).

答案：45

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目：高中物理 來源：2008－2009學(xué)年第二學(xué)期蘇南八校期初聯(lián)考高三物理試題 題型：038

如圖所示，在直角坐標(biāo)系的第Ⅱ象限和第Ⅳ象限中的直角三角形區(qū)域內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B＝5.0×10－3 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向分別垂直紙面向外和向里．質(zhì)量為m＝6.64×10－27 kg、電荷量為q＝＋3.2×10－19 C的α粒子(不計(jì)α粒子重力)，由靜止開始經(jīng)加速電壓為U＝1205 V的電場(chǎng)(圖中未畫出)加速后，從坐標(biāo)點(diǎn)M(－4，)處平行于x軸向右運(yùn)動(dòng)，并先后通過兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．

(1)請(qǐng)你求出α粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑；

(2)你在圖中畫出α粒子從直線x＝－4到直線x＝4之間的運(yùn)動(dòng)軌跡，并在圖中標(biāo)明軌跡與直線x＝4交點(diǎn)的坐標(biāo)；

(3)求出α粒子在兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域偏轉(zhuǎn)所用的總時(shí)間．

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科目：高中物理 來源：江蘇蘇南八校2009第二學(xué)期期初聯(lián)考高三物理試題 題型：038

如圖所示，在直角坐標(biāo)系的第Ⅱ象限和第Ⅳ象限中的直角三角形區(qū)域內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B＝5.0×10－3 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向分別垂直紙面向外和向里．質(zhì)量為m＝6.64×10－27 kg、電荷量為q＝＋3.2×10－19 C的α粒子(不計(jì)α粒子重力)，由靜止開始經(jīng)加速電壓為U＝1205 V的電場(chǎng)(圖中未畫出)加速后，從坐標(biāo)點(diǎn)M(－4，)處平行于x軸向右運(yùn)動(dòng)，并先后通過兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．

(1)請(qǐng)你求出α粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑；

(2)你在圖中畫出α粒子從直線x＝－4到直線x＝4之間的運(yùn)動(dòng)軌跡，并在圖中標(biāo)明軌跡與直線x＝4交點(diǎn)的坐標(biāo)；

(3)求出α粒子在兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域偏轉(zhuǎn)所用的總時(shí)間．

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科目：高中物理 來源：2013屆度湖北省武漢市高二上學(xué)期期末物理卷 題型：計(jì)算題

一個(gè)半徑r=0.10m的閉合導(dǎo)體圓環(huán)，圓環(huán)單位長(zhǎng)度的電阻R0=1.0×10-2 W×m-1。如圖19甲所示，圓環(huán)所在區(qū)域存在著勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直圓環(huán)所在平面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化情況如圖19乙所示。（1）分別求在0~0.3 s和0.3 s~0.5s 時(shí)間內(nèi)圓環(huán)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大��；（2）分別求在0~0.3 s和0.3 s~0.5s 時(shí)間內(nèi)圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小，并在圖19丙中畫出圓環(huán)中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的i-t圖象（以線圈中逆時(shí)針電流為正，至少畫出兩個(gè)周期）；（3）求在0~10s內(nèi)圓環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱。

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖19-3-3所示，帶電粒子在“云室”中運(yùn)動(dòng)時(shí)，可呈現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)徑跡，將“云室”放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，通過觀察分析帶電粒子的徑跡，可以研究原子核發(fā)生衰變的規(guī)律.現(xiàn)將一靜止的放射性14C放入上述裝置中，當(dāng)它發(fā)生衰變時(shí)，可能放出α粒子或電子或正電子.所放射的粒子與反沖核經(jīng)過相等時(shí)間所形成的徑跡如圖19-3-3所示（發(fā)生衰變后的瞬間放射出的粒子和反沖核的速度方向與電場(chǎng)強(qiáng)度E垂直，a、b均表示長(zhǎng)度）.則

圖19-3-3

（1）14C發(fā)生衰變時(shí)所放射出的粒子是_____________.

（2）14C發(fā)生衰變時(shí)所放射出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是____________（填“①”或“②”）.

（3）14C的衰變方程是___________.

（4）簡(jiǎn)要推導(dǎo)發(fā)生衰變后的瞬間放射出的粒子與反沖核的動(dòng)能之比.

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