问题 问答题

静止在匀强磁场中的

63
Li核俘获一个运动方向垂直于磁场,速度大小为7.7×104m/s的中子,若发生核反应后只产生了两个新粒子,其中一个粒子为氦核(
42
He).反应前后各粒子在磁场中的运动轨迹如图所示.
42
He核与另一种未知新粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为40:3.

(1)写出此核反应的方程式.

(2)求产生的未知新粒子的速度.

(3)若

63
Li核的质量为m1,中子的质量为m2
42
He核的质量为m3,产生的新粒子的质量为m4,光在真空中的速度为c,计算上述核反应释放的核能.

答案

(1)核反应方程为:

63
Li
+10
n
42
He
+31
H

(2)设中子,氦核、氘核的质量分别为m1、m2、m3,速度大小分别为v1、v2、v3,粒子做匀速圆周运动的半径为R,

qvB=

mv2
R
得:R=
mv
qB

RHe
RH
=
40
3
,可得:
m2v2
m3v3
=
q2BRHe
q3BRH
=
2×40
3
=
80
3

由动量守恒定律得:m1v1=m2v2+m3v3

由径迹图象可知v2与v1同向,v3与v1反向,即:m1v1=

80
3
m3v3-m3v3

解得v3=1×103m/s,方向与中子速度方向相反

(3)质量损△m=m1+m2-m3-m4

释放的核能△E=△mc2=(m1+m2-m3-m4)c2

答:(1)核反应方程为:

63
Li
+10
n
42
He
+31
H

(2)产生的未知新粒子的速度v3=1×103m/s,方向与中子速度方向相反

(3)上述核反应释放的核能为(m1+m2-m3-m4)c2

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