ID: 00004037
В камере, из которой откачан воздух, создали электрическое поле напряжённостью Е и магнитное поле индукцией В. Поля однородные, Е 丄 В. В камеру влетает протон р, вектор скорости которого перпендикулярен Е и В, как показано на рисунке. Модули напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля таковы, что протон движется прямолинейно.
Куда отклонится протон на начальном участке траектории, если его скорость уменьшить? Ответ поясните, указав, какие явления и закономерности Вы использовали для объяснения. Влиянием силы тяжести пренебречь.
Источник: ФИПИ
Протон (q \gt 0) в скрещенных полях \vec{E} \perp \vec{B}, скорость \vec{v} \perp \vec{E}, \vec{B}. Начально: прямолинейное движение. Затем скорость уменьшается.
Направление отклонения протона при уменьшении скорости.
1. Условие прямолинейного движения.
При прямолинейном движении равнодействующая равна нулю. Электрическая сила F_E = qE направлена вправо (вдоль \vec{E}, так как заряд положительный). Сила Лоренца F_L = qvB направлена влево (по правилу левой руки). Из условия равновесия:
qE = qvB \quad \Rightarrow \quad E = vB
2. При уменьшении скорости.
Сила Лоренца зависит от скорости:
F_L = qvB
При уменьшении v сила Лоренца уменьшается, а электрическая сила F_E = qE остаётся прежней. Суммарная сила в проекции на ось x:
F_{\Sigma} = qE - qvB \gt 0
Ускорение направлено вправо (в сторону \vec{E}), поэтому протон отклоняется вправо.
1. Траектория протона будет отклоняться от первоначального направления вправо.
2. На протон действуют магнитное поле силой, равной по модулю FM = qvB, и электрическое поле силой, равной по модулю F_э = qЕ . Поскольку заряд протона положительный, Fэ сонаправлена с Е, а по правилу левой руки F_M направлена противоположно силе F_э .
Поскольку первоначально протон двигался прямолинейно, то согласно второму закону Ньютона по модулю эти силы были равны.
3. Сила действия электрического поля не зависит от скорости протона, а сила действия магнитного поля с уменьшением его скорости уменьшается. Поскольку в результате уменьшения скорости протона равнодействующая сил F_э и F_М, а также вызываемое ею ускорение направлены вправо, траектория протона будет отклоняться от первоначального направления вправо.