Question

釷（

234 90

Th）具有放射性，能放出一個β粒子而變為鏷（P_a）．現有一個靜止的釷（

234 90

Th）原子核處于勻強磁場中，某時刻它放出一個β粒子，放出的β粒子的初速度與磁感應強度方向垂直．
（1）寫出上述核反應方程；
（2）若

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Th的質量為m_T，β粒子的質量為m_e，鏷（P_a）的質量為m_p，真空中的光速為c，則反應中釋放的核能為多少？
（3）生成的鏷（P_a）與β粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑之比為多少？

Answer 1

分析：放射性元素衰變時，滿足質量數和核電荷數守恒．衰變后的粒子進入磁場做勻速圓周運動，再由洛倫茲力提供向心力來求出軌道半徑，并由動量守恒聯立求解半徑之比．

解答：解：（1）釷核衰變方程：₉₀²³⁴Th→_-1⁰e+₉₁²³⁴Pa
（2）根據質能方程知反應中釋放的核能為E=△mC²=（m_T-m_e-m_p）C²
（3）衰變生成的粒子和新核動量守恒，根據粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑公式：r=

mv

qB

知
R_Pa：R_e=q_e：q_Pa=1：91
答：（1）核反應方程₉₀²³⁴Th→_-1⁰e+₉₁²³⁴Pa；
（2）反應中釋放的核能為=（m_T-m_e-m_p）C²；
（3）生成的鏷（P_a）與β粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑之比為

1

91

．

點評：帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動時，解題三步曲：定圓心、畫圓弧、求半徑．