Question

3．A、B兩種發(fā)射性元素，原來都靜止在同一勻強磁場，其中一個放出α粒子，另一個放出β粒子，運動方向都與磁場方向垂直，圖中a、b與c、d分別表示各粒子的運動軌跡，下列說法中正確的是（　�。�

• A． 磁場方向一定為垂直紙面向里
• B． 磁場方向一定為垂直紙面向外
• C． A放出的是α粒子，B放出的是β粒子
• D． a為α粒子的運動軌跡，d為β粒子的運動軌跡

Answer 1

分析 放射性元素的原子核，沿垂直于磁場方向放射出一個粒子后進入勻強磁場，在洛倫茲力的作用下都做勻速圓周運動．放射性元素放出粒子，動量守恒，根據(jù)洛倫茲力充當(dāng)向心力分析α粒子和β粒子與反沖核半徑關(guān)系，根據(jù)洛倫茲力分析運動軌跡是內(nèi)切圓還是外切圓，判斷是哪種衰變．

解答 解：A、B粒子在磁場中做勻速圓周運動，磁場方向不同，粒子旋轉(zhuǎn)的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判斷磁場的方向．故AB錯誤；
C、放射性元素放出α粒子時，α粒子與反沖核的速度相反，而電性相同，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相反，兩個粒子的軌跡應(yīng)為外切圓．而放射性元素放出β粒子時，β粒子與反沖核的速度相反，而電性相反，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩個粒子的軌跡應(yīng)為內(nèi)切圓．故B放出的是β粒子，A放出的是α粒子．故C正確．
D、放射性元素放出粒子時，兩帶電粒子的動量守恒．由半徑公式可得軌跡半徑與動量成正比，與電量成反比，而α粒子和β粒子的電量比反沖核的電量小，則α粒子和β粒子的半徑比反沖核的半徑都大，故b為α粒子的運動軌跡，c為β粒子的運動軌跡．故D錯誤．
故選：C．

點評 本題考查原子核衰變以及帶電粒子在磁場中的運動規(guī)律，注意明確放射性元素放射后，兩帶電粒子的動量是守恒．正好軌跡的半徑公式中也有動量的大小，所以可以研究半徑與電荷數(shù)的關(guān)系．