Question

（1）放射性物质

210 84

Po和

60 27

Co的核衰变方程为：

210 84

Po→

206 82

Pb+X1    

60 27

Co→

60 28

Ni+X2
方程中的X₁代表的是

 

，X₂代表的是

 

．
（2）如图1所示，铅盒内装有能释放α、β和γ射线的放射性物质，在靠近铅盒的顶部加上电场E或磁场B，在图1（a）、（b）中分别画出射线运动轨迹的示意图．（在所画的轨迹上须标明是α、β和γ中的哪种射线）
（3）带电粒子的荷质比

q

m

是一个重要的物理量．某中学物理兴趣小组设计了一个实验，探究电场和磁场对电子运动轨迹的影响，以求得电子的荷质比，实验装置如图2所示．

①他们的主要实验步骤如下：
A．首先在两极板M₁M₂之间不加任何电场、磁场，开启阴极射线管电源，发射的电子从两极板中央通过，在荧幕的正中心处观察到一个亮点；
B．在M₁M₂两极板间加合适的电场：加极性如图2所示的电压，并逐步调节增大，使荧幕上的亮点逐渐向荧幕下方偏移，直到荧幕上恰好看不见亮点为止，记下此时外加电压为U．请问本步骤目的是什么？
C．保持步骤B中的电压U不变，对M₁M₂区域加一个大小、方向合适的磁场B，使荧幕正中心重现亮点，试问外加磁场的方向如何？
②根据上述实验步骤，同学们正确推算处电子的荷质比与外加电场、磁场及其他相关量的关系为

q

m

=

U

B2d2

．一位同学说，这表明电子的荷质比将由外加电压决定，外加电压越大则电子的荷质比越大，你认为他的说法正确吗？为什么？

Answer 1

分析：（1）运用质量数和电荷数守恒进行求解．
（2）知道三种粒子的带点情况，再由带电粒子在电场或磁场中受力情况可求解．
（3）带电粒子在电场中做类平抛运动，将运动分解成沿电场强度方向与垂直电场强度方向，当荧幕上恰好看不见亮点时，带点粒子正好打在正极板的近荧光屏端边缘，根据运动学基本公式即可求解

q

m

，使荧幕正中心重现亮点，则要受到向上的洛伦兹力，根据左手定则即可判断磁场的方向，电子的荷质比是电子的固有参数，与外加电压无关．

解答：解：（1）质量数和电荷数守恒得：X₁的质量数为4，电荷数为2，所以X₁代表的是

4 2

He（或α）；
X₂的质量数是0，电荷数是-1，所以X₁代表的是

0 -1

e（或β）
（2）α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，
在电场中，α射线向右偏，β射线向左偏，γ射线不发生偏转；
由左手定则可知，带正电的粒子进入磁场后向左偏转，带负电的粒子向右偏转，而不带电粒子不发生偏转．
运动轨迹如图所示：
（3）电子在电场中做类平抛运动，当荧幕上恰好看不见亮点时，电子正好打在正极板的近荧光屏端边缘，根据运动学基本公式即可求解

q

m

，使荧幕正中心重现亮点，则要受到向上的洛伦兹力，根据左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外；
说法不正确，电子的荷质比是电子的固有参数，与外加电压无关．
故答案为：（1）

4 2

He，

0 -1

e；
（2）如答图1所示．
（3）①B．使电子刚好落在正极板的近荧光屏端边缘，利用已
知量表达

q

m

．
C．垂直纸面向外
②说法不正确，电子的荷质比是电子的固有参数．

点评：本题要求同学们掌握在衰变过程中质量数和电荷数是守恒的，会判断带电粒子在电场或磁场中的受力情况，难度适中．