Question

Протон и альфа-частица, двигаясь с одинаковой скоростью , влетают в плоский конденсатор параллельно пластинам. Во сколько раз отклонение протона полем конденсатора будет больше отклонения альфа-частицы?

Answer 1

Пусть E- напряженность поля внутри конденсатора. Тогда на частицы, попавшие в конденсатор, будет действовать сила, равная

 

$F=Eq$

 

где q- заряд частицы. Таким образом согласно закону Ньютона частицы приобретут ускорение, равное

 

$a=\frac{Eq}m$

 

где m-масса частица. То есть частицы в конденсаторе движутся подобно камню, брошенному горизонтально с некоторой высоты. Пусть l- длина конденсатора. Тогда частица пролетит его за время, равное

 

$t=\frac l v$

 

где v-начальная скорость частицы (вдоль пластин конденсатора частица движется равномерно прямолинейно). Тогда поперёк конденсатора частица отклонится на расстояние, равное

 

$s=\frac{at^2}2=\frac{El^2}{2v^2}\frac q m$

 

Отсюда видим, что отклонение частицы пропорционально заряду частицы и обратно пропорционально массе частице. У альфа частицы масса в 4 раза больше массы протоны, а заряд в 2 раза больше, поэтому отклонение протона больше отклонения альфа-частицы в 4/2=2 раза.

Answer 2

Отклонение протона и альфа-частицы в плоском конденсаторе

Когда протон и альфа-частица движутся с одинаковой скоростью и влетают в плоский конденсатор параллельно пластинам, их отклонение полем конденсатора будет зависеть от их заряда и массы, а также от силы и направления электрического поля в конденсаторе.

Для определения во сколько раз отклонение протона будет больше отклонения альфа-частицы, необходимо учесть следующие факторы:

1. Заряд: Протон и альфа-частица имеют разные заряды. Заряд протона составляет +1 элементарный заряд (e), в то время как заряд альфа-частицы равен +2e. Таким образом, альфа-частица имеет в два раза больший заряд, чем протон.

2. Масса: Масса протона составляет около 1,67 × 10^-27 килограмма, в то время как масса альфа-частицы составляет около 6,64 × 10^-27 килограмма. Таким образом, альфа-частица имеет вчетверо большую массу, чем протон.

3. Сила и направление электрического поля: Сила и направление электрического поля в конденсаторе будут влиять на отклонение частиц. Отклонение протона и альфа-частицы будет пропорционально силе электрического поля и обратно пропорционально их массе и заряду.

Исходя из этих факторов, можно сделать вывод, что отклонение протона будет больше отклонения альфа-частицы в плоском конденсаторе.

Примечание: Для получения точного числового значения отклонения протона и альфа-частицы необходимо знать конкретные значения заряда, массы и силы электрического поля в данном конденсаторе. Без этих данных невозможно дать точный ответ на вопрос о во сколько раз отклонение протона будет больше отклонения альфа-частицы.

Источники: