Question

在“云室”中加一勻強電場，通過觀察帶電粒子在其中的運動徑跡，可研究原子核的衰變規(guī)律．現(xiàn)有一個原來速度幾乎為零的某放射性原子核x置于“云室”中的O點，它發(fā)生衰變時所放出的粒子Y與反沖核z的速度方向均與電場方向垂直，經(jīng)過相等的時間所形成的徑跡如圖所示（s、l均表示長度）．
（1）試判斷x衰變時所放出的粒子帶什么性質(zhì)的電荷．
（2）試求衰變時所放出的粒子Y與反沖核z所帶電荷量的比值．
（3）若該放射性原子核為C14，且已知l：s=2：5，試寫出核反應(yīng)方程．

Answer 1

分析：根據(jù)形成的徑跡發(fā)現(xiàn)判斷粒子的電性．核衰變過程動量守恒，反沖核與釋放出的粒子的動量大小相等，根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式求解．根據(jù)電荷數(shù)守恒質(zhì)量數(shù)寫出核反應(yīng)方程式．

解答：解：（1）由軌跡可以看出，反沖核與放出的射線的受力方向均與電場強度方向相同，帶正電，所以放出的粒子為α粒子．
（2）由動量守恒得，α粒子的動量與反沖核的動量相同，
mY?

s

t

=mz?

l

t

沿著電場方向，粒子Y與反沖核z所做初速度為零的勻加速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式得

1

2

EqY

mY

t2 =2s

1

2

Eqz

mz

t2 =4l
解得：粒子Y與反沖核z所帶電荷量的比值是1：2．
（3）若該放射性原子核為C14，且已知l：s=2：5，
核反應(yīng)方程是

14 6

C→

10 4

B_e+

4 2

H_e．
答：（1）試判斷x衰變時所放出的粒子帶正電的電荷．
（2）試求衰變時所放出的粒子Y與反沖核z所帶電荷量的比值是1：2．
（3）核反應(yīng)方程是

14 6

C→

10 4

B_e+

4 2

H_e．

點評：原子核的衰變過程類比于爆炸過程，滿足動量守恒，掌握類平拋運動的規(guī)律解答．