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在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出的α...

在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出的α粒子()在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R。以mq分别表示α粒子的质量和电荷量。

(1)放射性原子核用表示,新核的元素符号用Y表示,写出该α衰变的核反应方程。

(2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小。

(3)设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损Δm

 

(1) (2) (3) 【解析】(1)根据核反应中质量数与电荷数守恒可知,该α衰变的核反应方程为 (2)设α粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v,由洛伦兹力提供向心力有 根据圆周运动的参量关系有 得α粒子在磁场中运动的周期 根据电流强度定义式,可得环形电流大小为 (3)由,得 设衰变后新核Y的速度大小为v′,核反应前后系统动量守恒,有Mv′–mv=0 可得 根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有 解得 说明:若利用解答,亦可。 【名师点睛】(1)无论哪种核反应方程,都必须遵循质量数、电荷数守恒。 (2)α衰变的生成物是两种带电荷量不同的“带电粒子”,反应前后系统动量守恒,因此反应后的两产物向相反方向运动,在匀强磁场中,受洛伦兹力作用将各自做匀速圆周运动,且两轨迹圆相外切,应用洛伦兹力计算公式和向心力公式即可求解运动周期,根据电流强度的定义式可求解电流大小。 (3)核反应中释放的核能应利用爱因斯坦质能方程求解,在结合动量守恒定律与能量守恒定律即可解得质量亏损。  
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考点分析:
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如图所示,长l=1m的轻质细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角θ=37°.已知小球所带电荷量q=1.0×106 C,匀强电场的场强E=3.0×103 N/C,取重力加速度g=10m/s2sin 37°=0.6cos 37°=0.8.求:

1)小球所受电场力F的大小.

2)小球的质量m

3)将电场撤去,小球回到最低点时速度v的大小.

 

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如图所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。

(1)打点计时器使用的电源是_______(选填选项前的字母)。

A.直流电源                            B.交流电源

(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是_______(选填选项前的字母)。

A.把长木板右端垫高                    B.改变小车的质量

在不挂重物且_______(选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。

A.计时器不打点                        B.计时器打点

(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取ABC……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得ABC……各点到O点的距离为x1x2x3……,如图2所示。

实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=_________,打B点时小车的速度v=_________

(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图3所示的v2W图象。由此图象可得v2W变化的表达式为_________________。根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是_________

(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图4中正确反映v2W关系的是________

 

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物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如,利用波的干涉,可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。

如图所示,两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为λ1λ2的无线电波。飞机降落过程中,当接收到λ1λ2的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是

A. 天线发出的两种无线电波必须一样强

B. 导航利用了λ1λ2两种无线电波之间的干涉

C. 两种无线电波在空间的强弱分布稳定

D. 两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合

 

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图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图,L1L2为电感线圈。实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是

A. 图1中,A1L1的电阻值相同

B. 图1中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流

C. 图2中,变阻器RL2的电阻值相同

D. 图2中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等

 

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2017年年初,我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置,发出了波长在100 nm(1 nm=10–9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。

一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10–34 J·s,真空光速c=3×108 m/s)

A. 10–21 J    B. 10–18 J    C. 10–15 J    D. 10–12 J

 

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