양(+)과 음(-)으로 대전된 두 평행 극판 면 앞에 양성자 p와 전자… | [변리사 1차] 12년 1회차 기출문제 상세 페이지

질량이 훨씬 작은 전자가 양성자보다 먼저 맞은편 극판에 도달한다는 서술만 옳다.
그림에서 위쪽 극판은 음(−), 아래쪽 극판은 양(+)으로 대전되어 있고 전자는 위쪽 극판 아래에, 양성자는 아래쪽 극판 위에 놓여 각각 맞은편 극판까지의 거리 d가 같다. 균일한 전기장 E 속에서 두 입자가 받는 힘의 크기는 전하량의 크기가 같으므로 $F=eE$ 로 서로 같다 — 힘의 크기가 다르다는 서술은 틀렸다.
힘이 같으니 가속도는 $a=\dfrac{eE}{m}$ 로 질량에 반비례한다. 양성자 질량이 약 1800배 크므로 전자의 가속도가 약 1800배 크고, $d=\dfrac{1}{2}at^2$ 에서 $t=\sqrt{\dfrac{2d}{a}}$ 이므로 전자의 도달 시간이 약 $\sqrt{1800}$ 배 짧다.
반면 도달 순간의 운동에너지는 전기력이 한 일 $W=eEd$ 와 같은데 힘도 이동 거리도 같으므로 두 입자의 운동에너지는 동일하다. 양성자 쪽이 더 크다는 서술도 성립하지 않는다.