Какова индукция магнитного поля и момент импульса для a-частицы, которая ускоряется разностью потенциалов U=900В и влетает в однородное магнитное поле с индукцией B, перпендикулярной к её движению, если радиус кривизны траектории частицы в магнитном поле равен R=12см? Не забудьте сделать чертёж.

Физика 11 класс Магнитное поле и движение заряженных частиц индукция магнитного поля момент импульса a-частица разность потенциалов магнитное поле радиус кривизны чертеж физика 11 класс Новый

Для решения этой задачи нам нужно определить индукцию магнитного поля и момент импульса a-частицы, которая ускоряется в электрическом поле и затем движется в магнитном поле. Давайте разберем все шаги подробно.

Шаг 1: Определение скорости a-частицы

Когда a-частица ускоряется разностью потенциалов U, она приобретает кинетическую энергию. Кинетическая энергия частицы равна:

Ek = qU

где q - заряд a-частицы. Для a-частицы (гелий-4) заряд равен 2 элементарным зарядам (q = 2e), где e = 1.6 * 10^-19 Кл.

Кинетическая энергия также можно выразить через скорость:

Ek = (mv^2)/2

где m - масса a-частицы, v - её скорость. Приравняем обе формулы:

qU = (mv^2)/2

Шаг 2: Подставим известные значения

Заряд a-частицы:

q = 2 * 1.6 * 10^-19 Кл = 3.2 * 10^-19 Кл

Разность потенциалов U = 900 В. Масса a-частицы m примерно равна 4 * 1.67 * 10^-27 кг = 6.68 * 10^-27 кг.

Теперь подставим значения в уравнение:

3.2 * 10^-19 * 900 = (6.68 * 10^-27 * v^2)/2

Решим это уравнение для v:

v^2 = (3.2 * 10^-19 * 900 * 2) / 6.68 * 10^-27

v^2 = 8.64 * 10^7 / 6.68 * 10^-27

v ≈ 4.27 * 10^5 м/с

Шаг 3: Определение индукции магнитного поля B

Когда a-частица движется в магнитном поле, на неё действует сила Лоренца, которая обеспечивает центростремительное ускорение:

F = qvB = (mv^2)/R

Приравняем силы:

qvB = (mv^2)/R

Теперь выразим B:

B = (mv)/(qR)

Подставляя известные значения:

• m = 6.68 * 10^-27 кг
• v = 4.27 * 10^5 м/с
• q = 3.2 * 10^-19 Кл
• R = 0.12 м

B = (6.68 * 10^-27 * 4.27 * 10^5) / (3.2 * 10^-19 * 0.12)

B ≈ 0.062 Тл

Шаг 4: Определение момента импульса L

Момент импульса a-частицы можно определить по формуле:

L = mvr

Подставим известные значения:

L = 6.68 * 10^-27 * 4.27 * 10^5 * 0.12

L ≈ 3.41 * 10^-22 кг·м²/с

Ответ:

• Индукция магнитного поля B ≈ 0.062 Тл
• Момент импульса L ≈ 3.41 * 10^-22 кг·м²/с

К сожалению, я не могу предоставить чертеж, но вы можете представить ситуацию следующим образом: a-частица движется в магнитном поле, перпендикулярном её скорости, и описывает круговую траекторию радиусом R.