سوال ۵۹ فیزیک کنکور ریاضی ۱۴۰۲ نوبت اول با پاسخ تشریحی

برای تشخیص پرتوها، ابتدا علامت بار هر مسیر را از جهت انحراف آن مشخص می‌کنیم و سپس نوع پرتو را تعیین می‌کنیم.

۱. تعیین جهت نیروی مغناطیسی: نیروی وارد بر ذرهٔ باردارِ متحرک از رابطهٔ $\vec{F}=q\vec{v}\times\vec{B}$ به دست می‌آید. در شکل، سرعت اولیه به راست و میدان مغناطیسی به درون صفحه است؛ بنابراین طبق قاعدهٔ دست راست، نیروی وارد بر بار مثبت رو به بالا و نیروی وارد بر بار منفی رو به پایین است. آرایش همین آزمایش در پرسش مربوط به شناسایی بار پرتوهای طبیعی مطرح شده است (فیزیک ۳ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۴۲–۱۴۳).

۲. مسیر $A$: این مسیر به پایین خم می‌شود؛ پس پرتو آن بار منفی دارد. ذرات بتای منفی، الکترون‌اند؛ بنابراین مسیر $A$ مربوط به الکترون است (فیزیک ۳ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۴۴).

۳. مسیر $B$: این مسیر بدون انحراف ادامه می‌یابد. چون سرعت اولیه بر میدان عمود است، ذرهٔ باردار منحرف می‌شود؛ پس مسیر مستقیم در میان پرتوهای مورد نظر متعلق به گامای بدون بار است. پرتو گاما از فوتون‌های پرانرژی تشکیل شده است (فیزیک ۳ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۴۵).

۴. مسیر $C$: این مسیر به بالا خم می‌شود؛ پس پرتو آن بار مثبت دارد. ذرهٔ آلفا، هستهٔ هلیم با بار مثبت است؛ بنابراین مسیر $C$ مربوط به آلفاست (فیزیک ۳ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۴۳).

در نتیجه، ترتیب پرتوها در مسیرهای $A$، $B$ و $C$ به‌ترتیب الکترون، گاما و آلفا است.

پاسخ: گزینهٔ ۱