江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第15章近代物理初步第2節(jié)核心素養(yǎng)科學(xué)思維系列-兩類核衰變在磁場中的徑跡學(xué)案

江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第15章近代物理初步第2節(jié)核心素養(yǎng)科學(xué)思維系列_兩類核衰變在磁場中的徑跡學(xué)案江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第15章近代物理初步第2節(jié)核心素養(yǎng)科學(xué)思維系列_兩類核衰變在磁場中的徑跡學(xué)案PAGE4-江蘇專用2022版高考物理一輪復(fù)習(xí)第15章近代物理初步第2節(jié)核心素養(yǎng)科學(xué)思維系列_兩類核衰變在磁場中的徑跡學(xué)案科學(xué)思維系列—兩類核衰變在磁場中的徑跡靜止核在磁場中自發(fā)衰變，其軌跡為兩相切圓，α衰變時(shí)兩圓外切，β衰變時(shí)兩圓內(nèi)切，根據(jù)動量守恒m1v1＝m2v2和r＝eq\f(mv，qB）知，半徑小的為新核,半徑大的為α粒子或β粒子，其特點(diǎn)對比如下表：α衰變eq\o\al(A,Z）X→eq\o\al（A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2）He勻強(qiáng)磁場中軌跡兩圓外切,α粒子半徑大β衰變eq\o\al（A，Z）X→eq\o\al(A，Z＋1）Y＋eq\o\al(0，－1)e勻強(qiáng)磁場中軌跡兩圓內(nèi)切，β粒子半徑大1．相內(nèi)切圓的徑跡[示例1]在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場中，有一原來靜止的原子核，該核衰變后，放出的帶電粒子和反沖核的運(yùn)動軌跡分別如圖中a、b所示。由圖可以判定（)A．該核發(fā)生的是α衰變B．該核發(fā)生的是β衰變C．磁場方向一定垂直紙面向里D．磁場方向一定垂直紙面向外B[原來靜止的核，放出粒子后，總動量守恒,所以粒子和反沖核的速度方向一定相反，根據(jù)圖示，它們在同一磁場中是向同一側(cè)偏轉(zhuǎn)的，由左手定則可知它們必帶異種電荷，故應(yīng)為β衰變；由于不知它們的旋轉(zhuǎn)方向,因而無法判定磁場是向里還是向外，即都有可能.故B項(xiàng)正確。］2．相外切圓的徑跡［示例2]在勻強(qiáng)磁場中,一個原來靜止的原子核，由于放出一個α粒子，結(jié)果得到一張兩個相切圓的徑跡照片(如圖所示)，今測得兩個相切圓半徑之比r1∶r2＝1∶44。則：(1）圖中哪一個圓是α粒子的徑跡？(說明理由）(2)這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)是多少?[解析]（1)因?yàn)閯恿渴睾悖攒壍腊霃脚c粒子的電荷量成反比，所以圓軌道2是α粒子的徑跡，圓軌道1是新生核的徑跡，兩者電性相同,運(yùn)動方向相反。（2)設(shè)衰變后新生核的電荷量為q1，α粒子的電荷量為q2＝2e，它們的質(zhì)量分別為m1和m2，衰變后的速度分別為v1和v2,所以原來原子核的電荷量q＝q1＋q2.粒子在磁場中運(yùn)動,洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得:qvB＝meq\f（v2,r），則eq\f（r1,r2）＝eq\f(\f(m1v1,Bq1),\f(m2v2，Bq2））＝eq\f(m1v1q2,m2v2q1)，又由于衰變過程中遵循動量守恒定律，則m1v1＝m2v2，聯(lián)立解得q＝90e。即這個原子核原來所含的質(zhì)子數(shù)為90。[答案］（1)圓軌道2是α粒子的徑跡，理由見解析（2）90由以上兩例解答過程可知，當(dāng)靜止的原子核在勻強(qiáng)磁場中發(fā)生衰變時(shí)，大圓軌道一定是釋放出的帶電粒子(α粒子或β粒子)的