Question

【題目】如圖甲所示，靜止在勻強磁場中的核俘獲一個速度為 v0＝7.7×104m/s 的中子而發生核反應，即，若已知的速度大小v2＝2.0×104m/s，其方向與反應前中子速度方向相同，試求：

(1)的速度大小和方向；

(2)在圖乙中，已畫出并標明兩粒子的運動軌跡，請計算出軌道半徑之比；

(3)當 旋轉三周時，粒子旋轉幾周？

Answer 1

【答案】(1)；跟v0的方向相反；(2)3：40；(3)2周

【解析】

(1) 核俘獲中子的過程，系統動量守恒，設中子質量為mn，的質量為mH，α粒子的質量為mα．則

mnv0=mHv1+mαv2

即：

負號表示跟v0的方向相反。

(2) 兩個粒子都做勻速圓周運動，由洛倫茲力提供向心力，由得：

在磁場中半徑之比為

(3) 運動周期為：

則

，

設α粒子轉3周的時間內，反沖核旋轉n周，則有

nTH=3Ta

代入數據得：

n=2周