Номер 1043, страница 235 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

1043. Три частицы — протон, электрон и нейтрон — движутся в однородном магнитном поле $ \otimes \vec{B} $ по траекториям I, II, III, показанным на рисунке 242 штриховыми линиями. Определите, по какой траектории движется каждая частица.

$ \vec{v}_{\text{I}} $
I
$ \vec{v}_{\text{III}} $
III $ \vec{v}_{\text{II}} $
II

Рис. 242

Решение

На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца. Величина этой силы определяется формулой $F_L = |q|vB\sin\alpha$, а ее направление — правилом левой руки для положительного заряда и правилом правой руки (или в сторону, противоположную правилу левой руки) для отрицательного заряда. Если частица не имеет заряда (нейтральна), то магнитное поле на нее не действует, и она продолжает движение по прямой.

В данной задаче магнитное поле $\vec{B}$ направлено перпендикулярно плоскости рисунка, от наблюдателя (обозначено крестиками). Все частицы влетают в поле перпендикулярно линиям магнитной индукции ($\alpha = 90^\circ$, $\sin\alpha = 1$).

Траектория II

Частица, движущаяся по траектории II, не испытывает отклонения и продолжает двигаться прямолинейно. Это означает, что сила Лоренца, действующая на нее, равна нулю. Поскольку скорость частицы и магнитное поле не равны нулю, это возможно только в том случае, если заряд частицы $q=0$. Среди перечисленных частиц — протон, электрон, нейтрон — только нейтрон является электрически нейтральной частицей.

Ответ: по траектории II движется нейтрон.

Траектория III

Частица, движущаяся по траектории III, влетает в магнитное поле со скоростью $\vec{v}_{III}$, направленной вверх, и отклоняется вправо. Определим направление силы Лоренца для положительно заряженной частицы по правилу левой руки. Расположим левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции $\vec{B}$ (направленный от нас) входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по вектору скорости $\vec{v}$ (вверх). Тогда отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы Лоренца — вправо. Поскольку направление отклонения частицы совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, частица, движущаяся по траектории III, заряжена положительно. Из предложенных частиц прото́н имеет положительный заряд ($q_p > 0$).

Ответ: по траектории III движется протон.

Траектория I

Частица, движущаяся по траектории I, влетает в магнитное поле со скоростью $\vec{v}_{I}$, направленной вверх, и отклоняется влево. Как мы установили ранее, на положительно заряженную частицу в этих условиях действует сила, направленная вправо. Так как данная частица отклоняется в противоположную сторону (влево), ее заряд должен быть отрицательным. Из предложенных частиц электро́н имеет отрицательный заряд ($q_e < 0$).

Ответ: по траектории I движется электрон.