Question

静止的放射性原子核A，在匀强磁场中发生衰变，放射出的粒子方向与磁场方向垂直，拍得了如图所示的两个相切的圆形径迹的照片．问[1]A核发生了哪种衰变？[2]Ⅰ、Ⅱ圆径迹分别是何种核或粒子的径迹？

Answer 1

答案：
解析：

若为α衰变，因α粒子带正电，与反冲核具有同种电性，据左手定则可判断出，α粒子与新核的径迹为一对外切圆．若为β衰变，因β粒子带负电，与反冲核具有不同的电性，据左手定则可判断出，与新核的径迹应为一对内切圆，如图所示．因此，A核发生了α衰变． 因为新核和α粒子在磁场中只受洛仑兹力，它们分别做半径不同的匀速圆周运动．据洛仑兹力公式、牛顿第二定律和向心加速度公式可知：．放射过程中系统动量守恒，新核和粒子的动量大小相等．所以α粒子和新核在同一个匀强磁场中做圆周运动的半径与带电量成反比：R∝．因为qα＜q反，所以Rα＞R反，即α粒子的半径较大，所以Ⅰ为α粒子的径迹，Ⅱ为新核的径迹． 原子核衰变时系统的内力远大于外力，故衰变过程中系统动量守恒．因为衰变前原子核A静止，所以衰变后放射出的粒子与反冲核(新核)动量(运动)方向相反．在衰变后两个带电的粒子的速度方向与匀强磁场方向垂直，且仅受到洛伦兹力的作用，所以两个粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动． 原子核衰变与力学和电磁学综合问题，一般是原子核与放射出的粒子在电磁场中的运动问题：①衰变时内力远大于外力，衰变过程遵循动量守恒定律．②衰变后的粒子在电场中、磁场中或正交电场磁场中所做的运动被初速度和加速度共同决定．