Комбинированная задача, объединяющая в себе сразу несколько тем по физике: законы сохранения импульса и энергии, движение заряженной частицы в магнитном поле, альфа-распад. Задача из раздела для подготовки к ЕГЭ по физике.
Ядро покоящегося нейтрального атома , находясь в однородном магнитном поле индукцией В, испытывает альфа распад. При этом рождаются альфа-частицы и тяжелый ион нового элемента. Масса альфа частицы равна m, ее заряд 2е, масса тяжелого иона М. выделившаяся при альфа распаде энергия Е0 целиком переходит в кинетическую продуктов реакции. Трек тяжелого иона находится в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля. Начальная часть этого трека напоминает дугу окружности. Найдите радиус этой окружности.
С учётом того, что тяжёлый ион нового элемента попадает в магнитное поле, записываем уравнение Ньютона для движения этой частицы. Расписывая силу Лоренца, сообщающую иону центростремительное ускорение, выражаем неизвестную величину — радиус окружности. Из получившегося соотношения видно, что необходимо определить скорость иона, которую тот получает в результате реакции.
Далее для решения задачи надо записать закон сохранения импульса и закон сохранения энергии (релятивистскими эффектами при решении пренебрегаем). (В видео приведена несколько иная последовательность действий при решении задачи).
Решаем систему уравнений, получившуюся при записи законов сохранения энергии и импульса, относительно скорости тяжёлого иона.
Определив скорость, отвечаем на итоговый вопрос задачи.
Важно! Задача решается в общем виде. То есть итоговый ответ выражается в виде формулы.
Поделиться с друзьями
