正确率60.0%以下粒子都从静止开始经过相同电压加速后,速度最大的是()
A
A.$${^{1}_{1}{H}}$$
B.$${^{2}_{1}{H}}$$
C.$${^{3}_{1}{H}}$$
D.$${^{4}_{2}{H}{e}}$$
解析:
粒子从静止开始经过相同电压 $$U$$ 加速后,获得的动能 $$K$$ 由电场做功决定:
$$K = qU$$
其中 $$q$$ 为粒子电荷量。
粒子的动能也可以表示为:
$$K = \frac{1}{2}mv^2$$
因此,速度为:
$$v = \sqrt{\frac{2K}{m}} = \sqrt{\frac{2qU}{m}}$$
比较选项中的粒子:
- A. $${^{1}_{1}{H}}$$:电荷数 $$q = e$$,质量数 $$m \approx 1\,\text{u}$$
- B. $${^{2}_{1}{H}}$$:电荷数 $$q = e$$,质量数 $$m \approx 2\,\text{u}$$
- C. $${^{3}_{1}{H}}$$:电荷数 $$q = e$$,质量数 $$m \approx 3\,\text{u}$$
- D. $${^{4}_{2}{H}{e}}$$:电荷数 $$q = 2e$$,质量数 $$m \approx 4\,\text{u}$$
将各粒子的 $$q$$ 和 $$m$$ 代入速度公式:
- A: $$v = \sqrt{\frac{2eU}{1\,\text{u}}}$$
- B: $$v = \sqrt{\frac{2eU}{2\,\text{u}}} = \sqrt{\frac{eU}{1\,\text{u}}}$$
- C: $$v = \sqrt{\frac{2eU}{3\,\text{u}}}$$
- D: $$v = \sqrt{\frac{2 \cdot 2eU}{4\,\text{u}}} = \sqrt{\frac{eU}{1\,\text{u}}}$$
比较结果可知,选项 A 的速度最大,因为其 $$\frac{q}{m}$$ 值最大($$\frac{e}{1\,\text{u}}$$)。
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