Question

如圖所示，在xoy平面上，一個以原點O為中心、半徑為R的圓形區域內存在著一勻強磁場．磁場的磁感應強度為B，方向垂直于xoy平面向里．在O點處原來靜止著一個具有放射性的原子核--氮（N），某時刻該核發生衰變，放出一個正電子和一個反沖核．已知正電子從O點射出時沿x軸正方向，而反沖核剛好不會離開磁場區域．不計重力影響和粒子間的相互作用．
（1）試寫出衰變方程；
（2）畫出正電子和反沖核的軌跡示意圖；
（3）求正電子離開磁場區域時的坐標．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據質量數與質子數守恒，寫出衰變方程；
（2）根據左手定則，確定洛倫茲力的方向，再由力與運動的關系，從而畫出運動軌跡；
（3）根據動量守恒定律，與幾何關系，即可求解．
解答：解：（1）根據質量數與質子數守恒，
則衰變方程為：→+
（2）根據左手定則，結合力與運動的關系，則軌跡示意圖如圖所示
（3）由動量守恒定律，得m_cv_c=m_ev_e
反沖核，即碳核的軌道半徑為 
=  
對正電子  
所以 r=3R
由圖可知，正電子從磁場中射出的位置P的坐標x、y滿足：
由幾何關系，r²=x²+（r-y）²     
           R²=x²+y²    
解之得
     
答：（1）則衰變方程為：→+；
（2）畫出正電子和反沖核的軌跡示意圖如右所示；
（3）則正電子離開磁場區域時的坐標（，）．
點評：考查衰變方程的兩數守恒，掌握動量守恒定律與左手定則，理解幾何關系在運動圖的運用．