人教版(新教材)高中物理選擇性必修3第五章 原子核章末核心素養(yǎng)提升

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE1章末核心素養(yǎng)提升

兩類核衰變?cè)诖艌?chǎng)中的徑跡靜止核在磁場(chǎng)中自發(fā)衰變，其軌跡為兩相切圓，α衰變時(shí)兩圓外切，β衰變時(shí)兩圓內(nèi)切，根據(jù)動(dòng)量守恒m1v1＝m2v2和r＝eq\f(mv,qB)知，半徑小的為新核，半徑大的為α粒子或β粒子，其特點(diǎn)對(duì)比如下表：α衰變eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)He勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡兩圓外切，α粒子軌跡半徑大β衰變eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)e勻強(qiáng)磁場(chǎng)中軌跡兩圓內(nèi)切，β粒子軌跡半徑大〖例題〗一個(gè)靜止的放射性同位素的原子核eq\o\al(30,15)P衰變?yōu)閑q\o\al(30,14)Si，另一個(gè)靜止的天然放射性元素的原子核eq\o\al(234,90)Th衰變?yōu)閑q\o\al(234,91)Pa，在同一磁場(chǎng)中，得到衰變后粒子的運(yùn)動(dòng)徑跡1、2、3、4，如圖所示，則這四條徑跡依次是()A.電子、eq\o\al(234,91)Pa、eq\o\al(30,14)Si、正電子B.eq\o\al(234,91)Pa、電子、正電子、eq\o\al(30,14)SiC.eq\o\al(30,14)Si、正電子、電子、eq\o\al(234,91)PaD.正電子、eq\o\al(30,14)Si、eq\o\al(234,91)Pa、電子〖答案〗B〖解析〗eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e(正電子)，產(chǎn)生的兩個(gè)粒子，都帶正電，應(yīng)是外切圓，由R＝eq\f(mv,qB)知，電荷量大的半徑小，故3是正電子，4是eq\o\al(30,14)Si；eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e(電子)，產(chǎn)生的兩個(gè)粒子，一個(gè)帶正電，一個(gè)帶負(fù)電，應(yīng)是內(nèi)切圓，由R＝eq\f(mv,qB)知，電荷量大的半徑小，故1是eq\o\al(234,91)Pa，2是電子，故B項(xiàng)正確?！坚槍?duì)訓(xùn)練1〗實(shí)驗(yàn)觀察到，靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中A點(diǎn)的原子核發(fā)生β衰變，衰變產(chǎn)生的新核與電子恰在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)方向和軌跡示意圖如圖，則()A.軌跡1是電子的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外B.軌跡2是電子的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外C.軌跡1是新核的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里D.軌跡2是新核的，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里〖答案〗D〖解析〗根據(jù)動(dòng)量守恒定律，原子核發(fā)生β衰變后產(chǎn)生的新核與電子的動(dòng)量大小相等，設(shè)為p，根據(jù)qvB＝eq\f(mv2,r)，得軌跡半徑r＝eq\f(mv,qB)＝eq\f(p,qB)，故電子的軌跡半徑較大，即軌跡1是電子的，軌跡2是新核的。根據(jù)左手定則，可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，選項(xiàng)D正確?！坚槍?duì)訓(xùn)練2〗如圖甲所示，靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的eq\o\al(6,3)Li核俘獲一個(gè)速度為v0＝7.7×104m/s的中子而發(fā)生核反應(yīng)，即eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He，若已知eq\o\al(4,2)He的速度v2＝2.0×104m/s，其方向與反應(yīng)前中子速度方向相同，試求：(1)eq\o\al(3,1)H的速度大小和方向；(2)在圖乙中，已畫出并標(biāo)明兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，請(qǐng)計(jì)算出eq\o\al(3,1)H與eq\o\al(4,2)He軌道半徑之比；(3)當(dāng)eq\o\al(4,2)He旋轉(zhuǎn)三周時(shí)，粒子eq\o\al(3,1)H旋轉(zhuǎn)幾周？〖答案〗(1)大小為1.0×103m/s，方向與v0方向相反(2)3∶40(3)2周〖解析〗(1)反應(yīng)過(guò)程動(dòng)量守恒，由動(dòng)量守恒定律得m0v0＝m1v1＋m2v2(v1為氚核速度，m0、m1、m2分別代表中子、氚核、氦核質(zhì)量)代入數(shù)值可解得v1＝－1.0×103m/s，即eq\o\al(3,1)H的速度大小為1.0×103m/s，方向與v0方向相反。(2)eq\o\al(3,1)H和eq\o\al(4,2)He在磁場(chǎng)中均受洛倫茲力，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比r1∶r2＝eq\f(m1v1,q1B)∶eq\f(m2v2,q2B)＝3∶40。(3)eq\o\al(3,1)H和eq\o\al(4,2)He做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期之比T1∶T2＝eq