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110指考物理分科考科_10


<單選題>氣泡室是裝滿液態氫的特殊容器,其內部具有均勻磁場。當帶電粒子穿過氣泡室時,沿著粒子軌跡會產生小氣泡,是一種能用來追蹤粒子動向的工具。圖5 是不同的帶電粒子由左至右垂直射入氣泡室所產生的軌跡(磁場垂直進入紙面),分別以1、2、3 編號標示,而帶電粒子因與氣泡室內的液態氫作用而損失能量,軌跡呈螺旋形,其中粒子1、2 進行逆時針旋轉、粒子3 則為順時針旋轉。下列敘述何者正確?(以 \( \frac{mv}{q} \) 表示編號i 的粒子其動量除以電量的量值)

(A)編號1、2、3 的粒子均帶正電,且 \( \frac{mv}{q}_3 \gt \frac{mv}{q}_2 \gt \frac{mv}{q}_1 \)
(B)編號1、2、3 的粒子均帶負電,且 \( \frac{mv}{q}_1 \gt \frac{mv}{q}_2 \gt \frac{mv}{q}_3 \)
(C)編號1、2 的粒子均帶正電,編號3 的粒子帶負電,且 \( \frac{mv}{q}_1 \gt \frac{mv}{q}_2 \gt \frac{mv}{q}_3 \)
(D)編號1、2 的粒子均帶正電,編號3 的粒子帶負電,且 \( \frac{mv}{q}_3 \gt \frac{mv}{q}_2 \gt \frac{mv}{q}_1 \)
(E)編號1、2 的粒子均帶負電,編號3 的粒子帶正電,且 \( \frac{mv}{q}_3 \gt \frac{mv}{q}_2 \gt \frac{mv}{q}_1 \)。

答案

略解:磁場垂直入紙面,帶正電粒子受磁力逆時針轉,故 1、2 帶正電,3 帶負電。
軌跡半徑 \( R = \frac{mv}{|q|B} \),故 \( \frac{mv}{|q|} \propto R \)。由圖 \( R_3 \gt R_2 \gt R_1 \),故 \( \frac{mv}{q}_3 \gt \frac{mv}{q}_2 \gt \frac{mv}{q}_1 \)。
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