Номер 1042, страница 235 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

1042. На рисунке 241, а—г показано направление скорости $\vec{v}$ заряженной частицы $q$ в некоторый момент времени ее движения в магнитном поле. Определите направление силы Лоренца, действующей на частицу.

а

N

S

$q < 0$

$\vec{v}$

б

S

$\vec{v} \odot q > 0$

N

в

S

$q < 0$

$\vec{v} \otimes$

N

г

+

-

$q > 0$

$\vec{v}$

Рис. 241

Для определения направления силы Лоренца, действующей на заряженную частицу в магнитном поле, используется правило левой руки. Сила Лоренца определяется векторным произведением: $\vec{F_Л} = q(\vec{v} \times \vec{B})$. Согласно правилу левой руки, если расположить ладонь левой руки так, чтобы четыре вытянутых пальца были сонаправлены с вектором скорости частицы $\vec{v}$, а вектор магнитной индукции $\vec{B}$ входил в ладонь перпендикулярно, то отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Лоренца $\vec{F_Л}$, действующей на положительный заряд. Если заряд частицы отрицательный ($q < 0$), то сила Лоренца направлена в противоположную сторону. Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен от северного полюса магнита (N) к южному (S).

а) Частица имеет отрицательный заряд ($q < 0$) и движется со скоростью $\vec{v}$ вниз. Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен от северного полюса (N) к южному (S), то есть горизонтально вправо. Располагаем левую руку так, чтобы четыре пальца были направлены вниз (по скорости $\vec{v}$), а ладонь была обращена влево, чтобы в нее входил вектор $\vec{B}$. В этом случае отогнутый большой палец будет указывать направление "на нас" (из плоскости рисунка). Поскольку заряд частицы отрицательный, направление силы Лоренца будет противоположным, то есть "от нас" (в плоскость рисунка).
Ответ: сила Лоренца направлена от наблюдателя (в плоскость рисунка).

б) Частица имеет положительный заряд ($q > 0$) и движется со скоростью $\vec{v}$, направленной на нас, перпендикулярно плоскости рисунка (обозначено точкой в круге). Вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен от северного полюса (N) к южному (S), то есть вертикально вверх. Располагаем левую руку так, чтобы четыре пальца были направлены на нас (по скорости $\vec{v}$), а ладонь была обращена вниз, чтобы в нее входил вектор $\vec{B}$. Отогнутый большой палец укажет направление вправо. Так как заряд частицы положительный, сила Лоренца $\vec{F_Л}$ будет направлена вправо.
Ответ: сила Лоренца направлена вправо.

в) Частица имеет отрицательный заряд ($q < 0$) и движется со скоростью $\vec{v}$, направленной от нас, перпендикулярно плоскости рисунка (обозначено крестиком в круге). В подковообразном магните вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен от северного полюса (N) к южному (S), то есть горизонтально влево. Располагаем левую руку так, чтобы четыре пальца были направлены от нас (по скорости $\vec{v}$), а ладонь была обращена вправо, чтобы в нее входил вектор $\vec{B}$. Отогнутый большой палец будет указывать направление вниз. Поскольку заряд частицы отрицательный, сила Лоренца $\vec{F_Л}$ будет направлена в противоположную сторону, то есть вверх.
Ответ: сила Лоренца направлена вверх.

г) Частица имеет положительный заряд ($q > 0$) и движется со скоростью $\vec{v}$ вниз. Сначала определим направление магнитного поля соленоида. Ток течет от "+" к "-". Используя правило правой руки для соленоида (обхватываем катушку ладонью правой руки так, чтобы четыре пальца были направлены по току в витках), находим, что большой палец указывает влево. Следовательно, левый конец соленоида является северным полюсом (N), а правый — южным (S). Внешнее магнитное поле направлено от северного полюса к южному. В точке, где находится частица (над правым концом соленоида), вектор магнитной индукции $\vec{B}$ направлен вправо. Теперь применим правило левой руки. Располагаем левую руку так, чтобы четыре пальца были направлены вниз (по скорости $\vec{v}$), а ладонь была обращена влево, чтобы в нее входил вектор $\vec{B}$. Отогнутый большой палец будет указывать направление "на нас" (из плоскости рисунка). Так как заряд частицы положительный, сила Лоренца $\vec{F_Л}$ направлена на нас.
Ответ: сила Лоренца направлена на наблюдателя (из плоскости рисунка).