Question

3．A、B两种发射性元素，原来都静止在同一匀强磁场，其中一个放出α粒子，另一个放出β粒子，运动方向都与磁场方向垂直，图中a、b与c、d分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是（　　）

• A． 磁场方向一定为垂直纸面向里
• B． 磁场方向一定为垂直纸面向外
• C． A放出的是α粒子，B放出的是β粒子
• D． a为α粒子的运动轨迹，d为β粒子的运动轨迹

Answer 1

分析 放射性元素的原子核，沿垂直于磁场方向放射出一个粒子后进入匀强磁场，在洛伦兹力的作用下都做匀速圆周运动．放射性元素放出粒子，动量守恒，根据洛伦兹力充当向心力分析α粒子和β粒子与反冲核半径关系，根据洛伦兹力分析运动轨迹是内切圆还是外切圆，判断是哪种衰变．

解答 解：A、B粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子旋转的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向．故AB错误；
C、放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆．而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆．故B放出的是β粒子，A放出的是α粒子．故C正确．
D、放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒．由半径公式可得轨迹半径与动量成正比，与电量成反比，而α粒子和β粒子的电量比反冲核的电量小，则α粒子和β粒子的半径比反冲核的半径都大，故b为α粒子的运动轨迹，c为β粒子的运动轨迹．故D错误．
故选：C．

点评 本题考查原子核衰变以及带电粒子在磁场中的运动规律，注意明确放射性元素放射后，两带电粒子的动量是守恒．正好轨迹的半径公式中也有动量的大小，所以可以研究半径与电荷数的关系．