質(zhì)子和中子在一定條件下緊密結(jié)合成氦核,從較大的原子核中被拋射出來,于是放射性元素就發(fā)生了α衰變。位于x軸原點(diǎn)O處的核反應(yīng)區(qū)通過α衰變可形成一個(gè)α粒子源,該粒子源在紙面內(nèi)向x軸上方區(qū)域各向均勻地發(fā)射α粒子。x軸正上方區(qū)域存在足夠大的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.66T,方向垂直紙面向外。在x=0.12m處放置個(gè)下端與x軸相齊,上端足夠長的感光板用于探測和收集粒子。已知,質(zhì)子質(zhì)量mp=1.007277u,中子質(zhì)量mn=1.008976u,α粒子的質(zhì)量mα=4.00150u,1u=1.66×10-27千克,元電荷e=1.6×10-19C,sin37°=0.6,cos37°=0.8,若α粒子從O點(diǎn)飛出時(shí)速度大小為6×106m/s。
(1)寫出質(zhì)子和中子結(jié)合成α粒子的核反應(yīng)方程,并計(jì)算該核反應(yīng)所釋放的能量;
(2)求垂直于x軸進(jìn)入磁場的α粒子,經(jīng)多長時(shí)間到達(dá)感光板;(第(2)(3)(4)小題計(jì)算時(shí),mα均取6.64×10-27kg)
(3)α粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后有部分能到達(dá)感光板,且感光板上某個(gè)區(qū)域中的同一位置會(huì)先后接收到兩個(gè)粒子,這一區(qū)域稱為二次發(fā)光區(qū),試問二次發(fā)光區(qū)的長度以及到達(dá)二次發(fā)光區(qū)的粒子數(shù)與總粒子數(shù)的比值η:
(4)若感光板位置x和磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小可調(diào)節(jié),要維持到達(dá)二次發(fā)光區(qū)的粒子數(shù)與總粒子數(shù)比值不變,求B與x應(yīng)滿足的關(guān)系。
【考點(diǎn)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的圓周運(yùn)動(dòng);核反應(yīng)方程式的書寫或判斷核反應(yīng)方程式中的粒子;牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題.
【答案】(1)質(zhì)子和中子結(jié)合成α粒子的核反應(yīng)方程為2H+2n→He,核反應(yīng)所釋放的能量為4.63×10-12J;
(2)垂直于x軸進(jìn)入磁場的α粒子,經(jīng)×10-8s到達(dá)感光板;
(3)二次發(fā)光區(qū)的長度為0.03m,到達(dá)二次發(fā)光區(qū)的粒子數(shù)與總粒子數(shù)的比值η為0.29;
(4)B與x應(yīng)滿足的關(guān)系為B=。
1
1
1
0
4
2
(2)垂直于x軸進(jìn)入磁場的α粒子,經(jīng)
127
π
144
(3)二次發(fā)光區(qū)的長度為0.03m,到達(dá)二次發(fā)光區(qū)的粒子數(shù)與總粒子數(shù)的比值η為0.29;
(4)B與x應(yīng)滿足的關(guān)系為B=
0
.
1992
x
【解答】
【點(diǎn)評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:74引用:1難度:0.5
相似題
-
1.如圖1所示,在xOy坐標(biāo)系中,兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對稱,極板長度和板間距均為l,緊靠極板的右邊緣的有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域由ΔAB0和矩形0BCD構(gòu)成,其中∠OAB=60°,OD=OA.磁場方向垂直于xOy平面向里,D、A位于y軸上。位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右接連發(fā)射質(zhì)量為m,電荷量為+q、速度相同的帶電粒子,現(xiàn)在0~3t0時(shí)間內(nèi)兩板間加上如圖2所示的電壓,已知t=0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的粒子,在t0時(shí)刻射入磁場時(shí),恰好不會(huì)從磁場邊界射出磁場區(qū)域且圓心在x軸上,上述l、m、q、t0為已知量,U0=
,不考慮P、Q兩板電壓的變化對磁場的影響,也不考慮粒子的重力及粒子間的相互影響,求:ml2qt02
(1)t=0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子射入磁場時(shí)的速度;
(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及磁場區(qū)域的面積;
(3)t=t0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。發(fā)布:2024/12/30 0:0:1組卷:89引用:2難度:0.7 -
2.如圖,半徑為d的圓形區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,磁場垂直圓所在的平面。一帶電量為q、質(zhì)量為m的帶電粒子從圓周上a點(diǎn)對準(zhǔn)圓心O射入磁場,從b點(diǎn)折射出來,若α=60°,則帶電粒子射入磁場的速度大小為( )
A. qBdmB. 3qBdmC. 2qBdmD. 3qBdm發(fā)布:2025/1/6 0:30:5組卷:272引用:2難度:0.6 -
3.如圖所示,三角形ABC內(nèi)有垂直于三角形平面向外的勻強(qiáng)磁場,AB邊長為L,∠CAB=30°,∠B=90°,D是AB邊的中點(diǎn)。現(xiàn)在DB段上向磁場內(nèi)射入速度大小相同、方向平行于BC的同種粒子(不考慮粒子間的相互作用和粒子重力),若從D點(diǎn)射入的粒子恰好能垂直AC邊射出磁場,則AC邊上有粒子射出的區(qū)域長度為( )
A. L14B. L13C. L3-12D. L3-13發(fā)布:2025/1/3 0:30:3組卷:303引用:1難度:0.5
相關(guān)試卷