
(2023·全国·模拟预测)放射性元素被考古学家称为“碳钟”,可以用来判定古代生物体的年代,通过测量粒子在电磁组合场中的运动轨迹和出现位置可以进一步研究
在进行
衰变过程中产生电子的出射速度,位于S点的静止
核经过衰变可形成一个电子源,将过程简化为:设定该电子源在纸面内向各个方向均匀地发射电子。如图所示的空间中,虚线下方存在方向竖直向下、场强大小为
的匀强电场,虚线上方存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为
的匀强磁场,其中电子源
和虚线边界距离为
,已知电子的质量为
,电荷量为
,不计电子重力和电子间的相互作用。
(1)若已知放射出的新核质量为,新核的动能为
,且衰变过程中放出的核能全部转为粒子的动能,写出
衰变的核反应方程式,并求出衰变过程中的质量亏损
。
(2)若在虚线上放置一个足够长的挡板,其可以吸收所有从下方射入的电子,并检测到从同一时刻出射的电子到达挡板的最大时间差,求电子出射速度
。
(3)现对电子源出射方向进行限制,使电子只能水平向右射出,并在虚线上距离O点为d的Q点放置一个粒子接收装置,最终Q点可接收到电子,求电子出射速度的可能值
【答案】(1),
;(2)
;(3)见解析
【知识点】带电粒子在匀强电场中做类抛体运动的相关计算、粒子在电场和磁场中的往复运动、β衰变的特点、本质及其方程的写法、利用质能方程公式进行计算
该题有详细解析可以查阅
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