Каково отношение времен T2/T1, которые затрачивают две частицы с одинаковыми зарядами на один оборот в однородных магнитных полях, если известно, что отношение их масс m2/m1=4, радиусы траекторий одинаковы, а отношение индукций B2/B1=2?
Физика 11 класс Магнитное поле и движение заряженных частиц отношение времен T2/T1 частицы с одинаковыми зарядами магнитные поля массы m2/m1 радиусы траекторий индукции B2/B1 Новый
Для решения задачи нам нужно использовать формулу для радиуса траектории заряженной частицы в магнитном поле, а также учитывать, что время обращения частицы связано с частотой ее движения.
Формула для радиуса R траектории заряженной частицы в магнитном поле выглядит следующим образом:
R = (m * v) / (q * B)
где:
Из этой формулы видно, что радиус R зависит от массы m, скорости v, заряда q и индукции B. У нас есть две частицы с одинаковыми радиусами R, но с разными массами и индукциями.
Для двух частиц 1 и 2, имеем:
R1 = (m1 * v1) / (q1 * B1)
R2 = (m2 * v2) / (q2 * B2)
Так как радиусы равны (R1 = R2), можем записать:
(m1 * v1) / (q1 * B1) = (m2 * v2) / (q2 * B2)
Теперь подставим известные соотношения:
Подставляем значения:
(m1 * v1) / (q1 * B1) = (4m1 * v2) / (q2 * 2B1)
Сократим m1 и B1:
v1 / q1 = (4 * v2) / (q2 * 2)
Упрощаем уравнение:
v1 / q1 = 2 * (2 * v2 / q2)
Теперь выразим скорости через заряды:
v1 * q2 = 2 * v2 * q1
Теперь найдем отношение времен T2/T1. Время обращения связано с частотой и скоростью:
T = 2 * pi * R / v
Так как радиусы одинаковы, получаем:
T2/T1 = v1/v2
Теперь подставим выражение для v1 в T2/T1:
T2/T1 = (2 * v2 * q1) / (2 * v2 * q2)
Сократим v2:
T2/T1 = q1 / q2
Теперь, чтобы найти q1 и q2, нужно учитывать, что заряды частиц могут быть одинаковыми (если не указано иное). Если предположить, что q1 = q2, то:
T2/T1 = 1
Таким образом, если заряды частиц равны, то время обращения T2/T1 будет равно 1. Если заряды различны, то нужно использовать конкретные значения для q1 и q2.
В результате, если q1 = q2, то:
Ответ: T2/T1 = 1