РУҚА
25

Шешімі: Радиус трека альфа-частицы

ЕГЭ · Физика · Тапсырма 25 · Магнит өрісі және индукция
ЖоғарыФИПИ8E6D33Толық шешім≈ 8 минутТалдау 5 қадам
Условие

Ядро покоящегося нейтрального атома, находясь в однородном магнитном поле с индукцией $\vec{B}$, испытывает $\alpha$-распад. При этом рождаются $\alpha$-частица и тяжёлый ион нового элемента. Масса $\alpha$-частицы равна $m_\alpha$, её заряд равен $2|e|$, масса тяжёлого иона равна $M$. Выделившаяся при $\alpha$-распаде энергия $\Delta E$ целиком переходит в кинетическую энергию продуктов реакции. Трек $\alpha$-частицы находится в плоскости, перпендикулярной направлению магнитного поля. Начальная часть трека напоминает дугу окружности. Найдите радиус этой окружности.

Тапсырманы ашып, өзіңіз шешіңіз
Дальше ответЕгер әлі шешіп жатсаңыз – кеңестерден бастаңыз: олар жауапқа жетелейді, бірақ оны ашпайды.
К подсказкам

Шешім по шагам

5 қадам
1

До распада ядро покоилось, поэтому суммарный импульс продуктов распада равен нулю. Импульсы $\alpha$-частицы и тяжёлого иона противоположны и равны по модулю:

$$\vec p_\alpha + \vec p_I = 0, \qquad p_\alpha = p_I = p$$
2

Выделившаяся энергия переходит в кинетическую энергию продуктов распада:

$$\Delta E = \frac{p^2}{2m_\alpha} + \frac{p^2}{2M}$$
3

Находим импульс альфа-частицы:

$$p^2 = \frac{2\Delta E}{\frac{1}{m_\alpha}+\frac{1}{M}} = \frac{2\Delta E\,m_\alpha M}{m_\alpha+M}$$
4

Так как скорость альфа-частицы перпендикулярна магнитному полю, сила Лоренца играет роль центростремительной силы. Поэтому радиус окружности равен:

$$r = \frac{p_\alpha}{qB} = \frac{p}{2|e|B}$$

Подставляем найденное значение импульса:

$$r = \frac{1}{2|e|B}\sqrt{\frac{2\Delta E\,m_\alpha M}{m_\alpha+M}}$$
Жауап

Радиус начальной окружности трека: $\displaystyle r = \frac{1}{2|e|B}\sqrt{\frac{2\Delta E\,m_\alpha M}{m_\alpha+M}}$.

Бұл жауап талдау нәтижесінде алынды, бірақ банктің ресми кілтімен тексерілген жоқ — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Считать, что вся энергия $\Delta E$ переходит только в кинетическую энергию альфа-частицы, не учитывая отдачу тяжёлого иона.

Использовать в формуле радиуса массу частицы вместо её импульса без предварительного нахождения скорости.

Забыть, что заряд альфа-частицы по модулю равен $2|e|$.

Записать сумму импульсов продуктов как ненулевую, несмотря на покоящееся исходное ядро.

Закрепить приёмВ теме «Магнит өрісі және индукция» ещё 202 тапсырма — жауабымен және дәл осындай талдауымен.
Жаттығу

Тапсырманы қалай шешу керек 25 ЕГЭ, физика

Бұл есептің талдауы келесіге бөлінген: 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Жауап есептеулердің жанында келтірілген, олардың орнына емес.

Задача из темы «Магнит өрісі және индукция»: в ней 203 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Тіркеу қажет емес.