Question

12．如图所示，在截面为正方形空腔abcd中有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．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方向射入磁场，打在腔壁上的粒子都被腔壁吸收，则由小孔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 粒子在磁场中做匀速圆周运动，从C孔射出的粒子轨道半径是从d孔射出的粒子轨道半径的2倍，根据半径公式$R=\frac{mv}{qB}$，R与$\frac{m}{q}$成正比

解答 解：根据洛伦兹力提供向心力，有
$qvB=m\frac{{v}_{\;}^{2}}{R}$
解得：$R=\frac{mv}{qB}$
由C孔射出的粒子偏转$\frac{1}{4}$圆周，由d孔射出的粒子偏转半个圆周，所以从c孔射出的粒子半径是从d孔射出的粒子半径的2倍，半径公式知R与$\frac{m}{q}$成正比，
氕核的$\frac{m}{q}$最小，只能从d孔射出；氘核和氦核的$\frac{m}{q}$是氕核的2倍，所以半径是2倍，所以从c孔射出的是氘核和氦核
故答案为：氘核和氦核        氕核

点评 本题考查带电粒子在磁场中的运动，关键是知道带电粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力，记住半径公式，对于常见粒子的比荷要熟悉．