如图所示的坐标系,在y轴左侧有垂直纸面向里磁感强度为B的匀强磁场.在x=L处有一个与x轴垂直放置的屏,y轴与屏之间有与y轴平行的匀强电场,在坐标原点O处有一个静止的放射性原子核发生一次α衰变,α粒子的速度方向恰好沿着x轴负向,测得它在磁场中做匀速圆周运动的半径为r.已知α粒子的质量为m,带电量为q,反冲核的质量为n1m,带电量为n2q,真空中的光速为c.求:
(1)衰变过程中质量亏损是多少?(假定衰变过程中释放的核能全部转化为α粒子与反冲核的动能)
(2)若反冲核击中屏的位置到x轴的距离也等于r,则匀强电场的场强多大?
(1)由α粒子做匀速圆周运动有:
衰变后α粒子的动能为:
设反冲核动量大小为,由于衰变过程中动量守恒有:
可知衰变后反冲核动能为:
设质量亏损为,由质能方程 得:
由以上可得:
(2)反冲核做类平抛运动,设反冲核的速度为v,经过时间t到达光屏,有:
沿初速度方向的位移:
沿电场力方向的位移:
反冲核的加速度:
反冲核的动量:
由以上可得: