Question

如图所示，在匀强磁场中的A点，有一个静止的原子核，当它发生哪一种衰变时，射出的粒子以及新核的轨道才做如图所示的圆周运动？确定它们环绕的方向.若两圆的半径之比是44∶1，这个放射性元素原子核的原子序数是多少？

Answer 1

45

解析:因为原子核衰变时遵守动量守恒定律，由原子核的初态是静止的可以判定：衰变时射出的粒子与新核的动量大小相等、方向相反.设带电粒子的质量为m，在磁感应强度为B的磁场中，以速度v做匀速圆周运动，则其运动半径为R=.

    由衰变时动量守恒,知射出粒子的动量m₁v₁等于新核的动量m₂v₂，而B相同，所以R与q成反比，可判定出衰变射出粒子的运动轨道半径大，新核半径小.在A点利用左手定则可判断出新核反冲的速度方向，判断出发射的粒子的速度方向，即可确定粒子的种类和衰变的类型.

    由，可从发射粒子的电荷数确定新核的电荷数.由于衰变过程中电荷数守恒，可求出原来放射性元素原子核的电荷数即它的原子序数.

    由R∝知,大圆是发射出粒子的轨迹，小圆则是新核轨迹.

    根据左手定则判断：在A点发射出的粒子是负电子，它的初速度水平向左，沿圆轨道顺时针方向旋转.新核初速度水平向右，沿圆轨道逆时针旋转.

    由于，q₁=e，电荷数是1，所以q₂=44e，电荷数是44.根据电荷守恒定律，原来的放射性元素原子核的原子序数是45，它发生的是β衰变，电子顺时针方向做匀速圆周运动，新核逆时针做匀速圆周运动.