Question

如圖所示，將質子和α粒子(He原子核)混合，以幾乎為零的速度注入一平板電容器使之加速，射出的粒子束讓其垂直射入具有一定寬度的磁場，結果兩種粒子都從磁場另一平行邊界射出，且其中一束剛好能穿越磁場。不考慮重力和粒子間相互的影響，以下說法正確的有

1. A.
   剛好穿越磁場的為α粒子
2. B.
   兩種粒子在磁場中運動的時間相等
3. C.
   若將磁場寬度加倍仍然有粒子可以穿越磁場
4. D.
   若將加速電壓減半則粒子將都不可能穿越磁場

Answer 1

B
帶電粒子經過加速電場，，進入磁場后運動半徑,可知質子和α粒子運動半徑之比為1：，因為剛好能穿越磁場的粒子半徑小，所以剛好穿越磁場的為質子，且磁場寬度與質子運動半徑相等，故A錯誤
粒子在磁場中運動周期，可知質子和α粒子運動周期之比為1：2，因為質子在磁場中轉過的圓心角為90°，α粒子磁場中轉過的圓心角為45°，所以可得兩種粒子在磁場中運動的時間相等，故B正確
若將磁場寬度加倍，因為質子運動半徑與磁場寬度相等，α粒子運動半徑是磁場寬度的倍，所以若將磁場寬度加倍，則沒有粒子可以穿越磁場，故C錯誤
若將加速電壓減半則質子運動半徑減小，不能穿越磁場，α粒子的半徑減小與磁場寬度相等，則剛好穿越磁場，故D錯誤
故選B