(6 分)实验观察到,静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生…——2015 高考物理第 5 题答案解析

2015_北京卷

2015 北京 第 5 题 单选题 区分题
2015_北京卷

5.(6 分)实验观察到,静止在匀强磁场中 A 点的原子核发生 β 衰变,衰变产生的新核与电子恰在纸面内做匀速圆周运动,运动方向和轨迹示意如图.则(  )

A. 轨迹1是电子的,磁场方向垂直纸面向外
B. 轨迹2是电子的,磁场方向垂直纸面向外
C. 轨迹1是新核的,磁场方向垂直纸面向里
D. 轨迹2是新核的,磁场方向垂直纸面向里
参考答案

D

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【考点】CF:洛伦兹力;JA:原子核衰变及半衰期、衰变速度

【专题】54O:衰变和半衰期专题

【分析】静止的原子核发生β衰变,根据动量守恒可知,发生衰变后粒子与反冲核的运动方向相反,动量的方向相反,大小相等.由半径公式 $\scriptstyle \mathtt { r = } \displaystyle \frac { \mathtt { m w } } { \mathtt { q B } } = \displaystyle \frac { \mathtt { P } } { \mathtt { q B } }$ ,P是动量,分析两个粒子半径轨迹半径之比

【解答】解:原子核发生β衰变时,根据动量守恒可知两粒子的速度方向相反,

动量的方向相反,大小相等;

由半径公式 $\scriptstyle \mathtt { r = } \displaystyle \frac { \mathtt { m w } } { \mathtt { q B } } = \displaystyle \frac { \mathtt { P } } { \mathtt { q B } }$ (P 是动量),分析得知,r与电荷量成反比,β 粒子与新核的电量大小分别为 e 和 ne(n 为新核的电荷数),则 β 粒子与新核的半径之比为:ne:e=n:1.所以半径比较大的轨迹 1 是衰变后 β 粒子的轨迹,轨迹2 是新核的。
新核沿逆时针方向运动,在 A 点受到的洛伦兹力向左,由左手定则可知,磁场的方向向里。
由以上的分析可知,选项D正确,ABC错误。

故选:D。

【点评】该题即使没有说明是β衰变也可根据粒子的速度的方向相反和两个粒子的运动的轨迹由左手定则可以分析判断粒子的带电的情况其中要注意的是电子的动量与新核的动量大小相等

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