Question

12．如圖所示，在截面為正方形空腔abcd中有一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里．若有一束具有相同速率的氕核、氘核、氚核和氦核由小孔a沿ab方向射入磁場，打在腔壁上的粒子都被腔壁吸收，則由小孔c射出的粒子有氘核和氦核，由d射出的粒子有氕核．

Answer 1

分析 粒子在磁場中做勻速圓周運動，從C孔射出的粒子軌道半徑是從d孔射出的粒子軌道半徑的2倍，根據半徑公式$R=\frac{mv}{qB}$，R與$\frac{m}{q}$成正比

解答 解：根據洛倫茲力提供向心力，有
$qvB=m\frac{{v}_{\;}^{2}}{R}$
解得：$R=\frac{mv}{qB}$
由C孔射出的粒子偏轉$\frac{1}{4}$圓周，由d孔射出的粒子偏轉半個圓周，所以從c孔射出的粒子半徑是從d孔射出的粒子半徑的2倍，半徑公式知R與$\frac{m}{q}$成正比，
氕核的$\frac{m}{q}$最小，只能從d孔射出；氘核和氦核的$\frac{m}{q}$是氕核的2倍，所以半徑是2倍，所以從c孔射出的是氘核和氦核
故答案為：氘核和氦核        氕核

點評 本題考查帶電粒子在磁場中的運動，關鍵是知道帶電粒子在磁場中洛倫茲力提供向心力，記住半徑公式，對于常見粒子的比荷要熟悉．