人教版高考物理一轮总复习精品课件 第十五章 近代物理 研专项 素养提升 (3).ppt

研专项素养提升第十五章

典型物理模型指导突破:磁场中的原子核衰变与动量守恒的综合问题【模型概述】静止原子核在匀强磁场中自发衰变,如果产生的新核和放出的粒子的速度方向与磁场方向垂直,则它们的运动轨迹为两相切圆,α衰变时两圆外切,β衰变时两圆内切,根据动量守恒m1v1=m2v2和知,半径小的为新核,半径大的为α粒子或β粒子,其特点对比如下表:

【案例探究】(多选)原来静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核,衰变后产生的新核Y和α粒子在磁场中运动径迹如图所示,假定原子核衰变时释放的核能全部转化为Y核和α粒子的动能,已知Y核的动能为E0,光速为c,下列说法正确的是()

答案ABC解析根据质量数守恒和电荷数守恒,衰变方程为,其中α粒子由X核中两个中子和两个质子结合而成,故A正确;根据左手定则,Y核和α粒子在磁场中运动方向都为逆时针方向,故B正确;根据Ek=mv2,p=mv,可得,衰变后产生的新核Y和α粒子动量守恒,有p1=p2,解得α粒子的

素养点拨计算粒子与新核的动能时,可由先算出两者的动能之比,再由放出的能量等于两者动能的和联立方程组求解。求两者动能比时,粒子与新核的质量用质量数即可,但求放出的能量时,所有粒子的质量必须用实际质量。

【创新训练】(多选)(2021湖南湘潭一模)有一匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,一个原来静止在A处的原子核,发生衰变放射出某种粒子,两个新核的运动轨迹如图所示,已知两个相切圆半径分别为r1、r2。下列说法正确的是()A.原子核发生α衰变,根据已知条件可以算出两个新核的质量比B.衰变形成的两个粒子带同种电荷C.衰变过程中原子核遵循动量守恒定律D.衰变形成的两个粒子电荷量的关系为q1∶q2=r1∶r2

答案BC解析衰变后两个新核速度方向相反,受力方向也相反,根据左手定则可判断出,两个粒子带同种电荷,所以衰变是α衰变,衰变后的新核由洛伦兹力提供向心力,有,衰变过程遵循动量守恒定律,即mv的乘积相同,所以电荷量与半径成反比,有q1∶q2=r2∶r1,但无法求出质量比,故A、D错误,B、C正确。

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