Question

原来静止在匀强磁场中的放射性元素的原子核A，发生衰变后放出的一个射线粒子和反冲核都以垂直于磁感线的方向运动，形成如图所示的8字型轨迹，已知大圆半径是小圆半径的n倍，且绕大圆轨道运动的质点沿顺时针方向旋转．那么：
（1）该匀强磁场的方向一定是垂直于纸面向

外

．
（2）原子核A的原子序数是

2n+2

．
（3）沿小圆运动的是

反冲核

．
（4）其旋转方向为

顺时针

．

Answer 1

分析：核衰变过程动量守恒，反冲核与释放出的粒子的动量大小相等，结合带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得小粒子与反冲核的电荷量之比，分析α粒子和β粒子与反冲核半径关系，根据洛伦兹力分析运动轨迹是内切圆还是外切圆，判断是哪种衰变．

解答：解：放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆，原子核的衰变过程满足动量守恒，可得两带电粒子动量大小相等，方向相反．
（1）由左手定则可知匀强磁场的方向一定是垂直于纸面向外；
（2）由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得：r=

mv

qB

，就动量大小而言有m₁v₁=m₂v₂，大圆是α粒子的，所以新生成核的电荷数即原子序数为2n，原子核A的原子序数是2n+2；
（3）沿小圆运动的是反冲核；
（4）由左手定则知反冲核的旋转方向为顺时针．
故答案为：（1）外，（2）2n+2，（3）反冲核，（4）顺时针

点评：原子核的衰变过程类比于爆炸过程，满足动量守恒，而带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式中的分子恰好是动量的表达式，要巧妙应用