Question

如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，区域足够大，方向垂直于纸面向里，直角坐标系xoy的y轴为磁场的左边界，A为固定在x轴上的一个放射源，内装镭核（Ra）沿着与+x成θ角方向释放一个α粒子后衰变成氡核（Rn）。α粒子在y轴上的N点沿方向飞离磁场，N点到O点的距离为L，已知OA间距离为L，α粒子质量为m，电荷量为q，氡核的质量为m₀，

（1）、写出镭核的衰变方程；
（2）、如果镭核衰变时释放的能量全部变为α粒子和氡核的动能，求一个原来静止的镭核衰变时放出的能量。

Answer 1

（1）、Ra→Rn＋He （2）

试题分析：（1）由质数和核电荷数守恒写核反应方程；
（2）镭核衰变放出α粒子和氡核，分别在磁场中做匀速圆周运动，根据结合关系求出α粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径，根据半径公式求出速度，求出α粒子的动能，衰变过程中动量守恒，求出氡核反冲的动能，两者动能之和即为原来静止的镭核衰变时放出的能量．
解：（1）镭核衰变方程为：Ra→Rn＋He
（2）镭核衰变放出α粒子和氡核，分别在磁场中做匀速圆周运动，α粒子射出y轴时平行于x轴，设α粒子在磁场中的轨道半径为R，其圆心位置如图中O′点，

有，
则，α粒子在磁场中做匀速圆周运动，有，即，
α粒子的动能为       
∴衰变过程中动量守恒mv=m₀v₀，
则氡核反冲的动能为 
∴ 
答：（1）镭核的衰变方程为  22688 Ra→  22286 Ra+  42 He；
（2）一个原来静止的镭核衰变时放出的能量为(5qBl)2(m+m0) 128mm0 ．
点评：本题考查了核反应方程，和动量守恒定律，关键是知道谁和谁动量守恒及粒子在匀强磁场中的运动情况．