Question

（1）放射性物質(zhì)

210 84

Po和

60 27

Co的核衰變方程為：

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）如圖1所示，鉛盒內(nèi)裝有能釋放α、β和γ射線的放射性物質(zhì)，在靠近鉛盒的頂部加上電場(chǎng)E或磁場(chǎng)B，在圖1（a）、（b）中分別畫(huà)出射線運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖．（在所畫(huà)的軌跡上須標(biāo)明是α、β和γ中的哪種射線）
（3）帶電粒子的荷質(zhì)比

q

m

是一個(gè)重要的物理量．某中學(xué)物理興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)電子運(yùn)動(dòng)軌跡的影響，以求得電子的荷質(zhì)比，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示．

①他們的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．首先在兩極板M₁M₂之間不加任何電場(chǎng)、磁場(chǎng)，開(kāi)啟陰極射線管電源，發(fā)射的電子從兩極板中央通過(guò)，在熒幕的正中心處觀察到一個(gè)亮點(diǎn)；
B．在M₁M₂兩極板間加合適的電場(chǎng)：加極性如圖2所示的電壓，并逐步調(diào)節(jié)增大，使熒幕上的亮點(diǎn)逐漸向熒幕下方偏移，直到熒幕上恰好看不見(jiàn)亮點(diǎn)為止，記下此時(shí)外加電壓為U．請(qǐng)問(wèn)本步驟目的是什么？
C．保持步驟B中的電壓U不變，對(duì)M₁M₂區(qū)域加一個(gè)大小、方向合適的磁場(chǎng)B，使熒幕正中心重現(xiàn)亮點(diǎn)，試問(wèn)外加磁場(chǎng)的方向如何？
②根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，同學(xué)們正確推算處電子的荷質(zhì)比與外加電場(chǎng)、磁場(chǎng)及其他相關(guān)量的關(guān)系為

q

m

=

U

B2d2

．一位同學(xué)說(shuō)，這表明電子的荷質(zhì)比將由外加電壓決定，外加電壓越大則電子的荷質(zhì)比越大，你認(rèn)為他的說(shuō)法正確嗎？為什么？

Answer 1

分析：（1）運(yùn)用質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒進(jìn)行求解．
（2）知道三種粒子的帶點(diǎn)情況，再由帶電粒子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中受力情況可求解．
（3）帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)分解成沿電場(chǎng)強(qiáng)度方向與垂直電場(chǎng)強(qiáng)度方向，當(dāng)熒幕上恰好看不見(jiàn)亮點(diǎn)時(shí)，帶點(diǎn)粒子正好打在正極板的近熒光屏端邊緣，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式即可求解

q

m

，使熒幕正中心重現(xiàn)亮點(diǎn)，則要受到向上的洛倫茲力，根據(jù)左手定則即可判斷磁場(chǎng)的方向，電子的荷質(zhì)比是電子的固有參數(shù)，與外加電壓無(wú)關(guān)．

解答：解：（1）質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒得：X₁的質(zhì)量數(shù)為4，電荷數(shù)為2，所以X₁代表的是

4 2

He（或α）；
X₂的質(zhì)量數(shù)是0，電荷數(shù)是-1，所以X₁代表的是

0 -1

e（或β）
（2）α射線帶正電，β射線帶負(fù)電，γ射線不帶電，
在電場(chǎng)中，α射線向右偏，β射線向左偏，γ射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；
由左手定則可知，帶正電的粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后向左偏轉(zhuǎn)，帶負(fù)電的粒子向右偏轉(zhuǎn)，而不帶電粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．
運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示：
（3）電子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，當(dāng)熒幕上恰好看不見(jiàn)亮點(diǎn)時(shí)，電子正好打在正極板的近熒光屏端邊緣，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式即可求解

q

m

，使熒幕正中心重現(xiàn)亮點(diǎn)，則要受到向上的洛倫茲力，根據(jù)左手定則可知，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外；
說(shuō)法不正確，電子的荷質(zhì)比是電子的固有參數(shù)，與外加電壓無(wú)關(guān)．
故答案為：（1）

4 2

He，

0 -1

e；
（2）如答圖1所示．
（3）①B．使電子剛好落在正極板的近熒光屏端邊緣，利用已
知量表達(dá)

q

m

．
C．垂直紙面向外
②說(shuō)法不正確，電子的荷質(zhì)比是電子的固有參數(shù)．

點(diǎn)評(píng)：本題要求同學(xué)們掌握在衰變過(guò)程中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的，會(huì)判斷帶電粒子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中的受力情況，難度適中．