Có 4 hạt lần lượt là electron (điện tích – e; khối lượng me), proton (điện tích + e; khối lượng mp=1,836me), notron (không mang điện, khối lượng mn=mp) và hạt nhân heli (điện tích +2e, khối lượng mHe=4mp bay qua một vùng có từ trường đều với cùng một vận tốc theo phương vuông góc với các đường sức từ. Giả thiết chỉ có lực Lo-ren-xơ tác dụng lên các hạt. Sau cùng một thời gian, hạt bị lệch khỏi phương ban đầu nhiều nhất là:
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiDo \( \overrightarrow v \bot \overrightarrow B \) và lực Lo-ren-xơ tác dụng nên hạt mang điện chuyển động luôn vuông góc với \( \overrightarrow v \). Lúc này lực Lo-ren-xơ đóng vai trò là lực hướng tâm. Quỹ đạo của hạt là tròn.
Ta có: \( {f_L} = {F_{ht}} = m\frac{{{v^2}}}{R} \Leftrightarrow \left| q \right|vB = m\frac{{{v^2}}}{R}\)
Suy ra bán kính của quỹ đạo: \( R = \frac{{mv}}{{\left| q \right|B}}\)
Xét 4 hạt: electron (qe=−e; me), proton (qp=+e; mp=1,836me), notron (qn=0, mn=mp) và hạt nhân heli (qHe=+2eq, mHe=4mp) đều có cùng một vận tốc theo phương vuông góc với các đường sức từ.
\( \frac{{{m_e}}}{{\left| {{q_e}} \right|}} < \frac{{{m_p}}}{{\left| {{q_p}} \right|}} < \frac{{{m_{He}}}}{{\left| {{q_{He}}} \right|}} < \frac{{{m_n}}}{{\left| {{q_n}} \right|}} = \infty \)
Do vậy hạt electron có bán kính quỹ đạo R nhỏ nhất nên sau cùng một thời gian, hạt bị lệch khỏi phương ban đầu nhiều nhất là electron.