Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание 17 № 5170

Протон в однородном магнитном поле движется по окружности. Чтобы в этом поле двигалась по окружности с той же скоростью \alpha–частица, радиус окружности, частота обращения и энергия \alpha–частицы по сравнению с протоном должны:

 

1) увеличиться

2) уменьшиться

3) не измениться

 

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

 

Радиус окружностиЧастота обращенияЭнергия частицы

Решение.

На заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца, которая сообщает ей центростремительное ускорение:

 

F_Л=qBv= дробь, числитель — mv в степени 2 , знаменатель — R равносильно R= дробь, числитель — mv, знаменатель — qB

 

Поскольку массы и заряды протона и \alpha-частицы связаны соотношениями

 

m_\alpha \approx 4 m_p, \quad q_\alpha = 2 q_p,

 

заключаем, что радиус окружности, по которой будет двигаться \alpha-частица, приблизительно в 2 раза больше, чем у протона.

Частота обращения связана с радиусом траектории и скоростью соотношением

 

\nu= дробь, числитель — v, знаменатель — 2 Пи R

 

Поскольку радиус траектории у \alpha-частицы больше, частота обращения у нее меньше. Энергия увеличится, поскольку возрастет масса.

 

Ответ: 121.

Источник: ЕГЭ по физике 06.06.2013. Основная волна. Урал. Вариант 2., ЕГЭ по физике 06.06.2013. Основная волна. Урал. Вариант 4.
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: 1.1.8 Движение точки по окружности. Угловая и линейная скорость точки, 1.2.4 Второй закон Ньютона: для материальной точки в ИСО, 1.4.6 Кинетическая энергия материальной точки, 3.3.4 Сила Лоренца, её направление и величина