精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
如图所示,在xOy平面上,一个以原点O为圆心,半径为4R的原型磁场区域内存在着匀强磁场,磁场的方向垂直于纸面向里,在坐标(-2R,0)的A处静止着一个具有放射性的原子核氮713N.某时刻该核发生衰变,放出一个正电子和一个反冲核,已知正电子从A处射出时速度方向垂直于x轴,且后来通过了y轴,而反冲核刚好不离开磁场区域.不计重力影响和离子间的相互作用.
(1)写出衰变方程.
(2)求正电子做圆周运动的半径.
(3)求正电子最后过y轴时的坐标.

【答案】分析:(1)原子核发生变化时,一定满足质量数守恒及电荷数守恒;
(2)由题意可知两核的运动情景及反冲核的半径,由动量守恒可知两核的动量关系,则可得出电子的半径;
(3)画出两电核的运动轨迹,由几何关系可知最后过y轴的坐标.
解答:解:(1)由质量守恒及电荷守恒可知衰变方程为 713N→613C++1e;
(2)设反冲核和正电子在磁场中回旋半径分别为r1、r2,由于反冲核与正电子都带正电荷,在磁场中的轨迹关系应是外切圆,因正电子通过y轴,反冲核速度方向向上,正电子速度方向向下.
故反冲核的半径r1=R
衰变过程中遵循动量守恒 P=Pe
又由于
可得
可得正电子做圆周运动的半径 r1=6R
(3)由图可知正电子应在通过y轴前飞出圆形磁场区域,设出射点为P,

其轨迹圆心在磁场边界与x轴的交点O′处,过P点做出出射速度的反向延长线可交于磁场边界D点,且D点在x轴上
根据几何知识可得∠DO’P=∠OQD=α 
在直角三角形DO’P中,,所以

故正电子最后通过y轴的坐标为(0,).
点评:本题综合考查了动量、带电粒子在电场中的偏转及衰变方程等知识,属综合题;解题的重点在于两粒子在磁场中的偏转及几何关系,要求学生有较高的数学功底.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

(2013?安徽模拟)如图所示,在xoy平面上,直线OM与x轴正方向夹角为45°,直线OM左侧存在平行y轴的匀强电场,方向沿y轴负方向.直线OM右侧存在垂直xoy平面向里的磁感应强度为B的匀强磁场.一带电量为q质量为m带正电的粒子(忽略重力)从原点O沿x轴正方向以速度vo射入磁场.此后,粒子穿过磁场与电场的边界三次,恰好从电场中回到原点O.(粒子通过边界时,其运动不受边界的影响)试求:
(1)粒子第一次在磁场中做圆周运动的半径;
(2)匀强电场的强度;
(3)粒子从O点射出至回到O点的时间.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,在xOy平面的y轴左侧存在沿y轴正方向的匀强电场,y轴右侧区域Ⅰ内存在磁感应强度大小B1=
mv0
qL
、方向垂直纸面向外的匀强磁场,区域Ⅰ、区域Ⅱ的宽度均为L,高度均为3L.质量为m、电荷量为+q的带电粒子从坐标为(-2L,-
2
L)的A点以速度v0沿+x方向射出,恰好经过坐标为[0,-(
2
-1)L]的C点射入区域Ⅰ.粒子重力忽略不计.

(1)求匀强电场的电场强度大小E;
(2)求粒子离开区域Ⅰ时的位置坐标;
(3)要使粒子从区域Ⅱ上边界离开磁场,可在区域Ⅱ内加垂直纸面向内的匀强磁场.试确定磁感应强度B的大小范围,并说明粒子离开区域Ⅱ时的速度方向.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

(2006?连云港二模)如图所示,在xoy平面上,一个以原点O为中心、半径为R的圆形区域内存在着一匀强磁场.磁场的磁感应强度为B,方向垂直于xoy平面向里.在O点处原来静止着一个具有放射性的原子核--氮(
 
13
7
N),某时刻该核发生衰变,放出一个正电子和一个反冲核.已知正电子从O点射出时沿x轴正方向,而反冲核刚好不会离开磁场区域.不计重力影响和粒子间的相互作用.
(1)试写出衰变方程;
(2)画出正电子和反冲核的轨迹示意图;
(3)求正电子离开磁场区域时的坐标.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,在xOy平面上,一个以原点O为圆心,半径为4R的原型磁场区域内存在着匀强磁场,磁场的方向垂直于纸面向里,在坐标(-2R,0)的A处静止着一个具有放射性的原子核氮713N.某时刻该核发生衰变,放出一个正电子和一个反冲核,已知正电子从A处射出时速度方向垂直于x轴,且后来通过了y轴,而反冲核刚好不离开磁场区域.不计重力影响和离子间的相互作用.
(1)写出衰变方程.
(2)求正电子做圆周运动的半径.
(3)求正电子最后过y轴时的坐标.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,在xOy平面上,以y轴上点Ol为圆心,半径为R=0.3m的圆形区域内,分布着一个方向垂直于xOy平面向里,磁感应强度大小为B=0.5T的匀强磁场.一个比荷
q
m
=1.0×108C?kg-1的带正电粒子,从磁场边界上的原点O,以v=
3
×107m?s-1的初速度,沿不同方向射入磁场,粒子重力不计,求:
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径;
(2)粒子通过磁场空间的最长运动时间.

查看答案和解析>>

同步练习册答案