ID: 00012945
α-частица движется по окружности в однородном магнитном поле между полюсами магнита под действием силы Лоренца. После замены магнита по таким же траекториям будут двигаться протоны, обладающие той же скоростью. Как изменятся индукция магнитного поля и модуль силы Лоренца?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Частицы движутся по одинаковым окружностям (один и тот же радиус r) с одной и той же скоростью v. Радиус задаётся формулой r=\dfrac{mv}{qB}, откуда B=\dfrac{mv}{qr}. У \alpha-частицы масса вчетверо больше протонной, а заряд вдвое больше: m_\alpha=4m_p, q_\alpha=2q_p.
Индукция: при переходе к протонам отношение \dfrac{m}{q} уменьшается (с \dfrac{4}{2} до \dfrac{1}{1}, то есть в 2 раза), поэтому для того же радиуса и скорости нужна вдвое меньшая индукция — индукция уменьшается.
Сила Лоренца сообщает центростремительное ускорение: F=\dfrac{mv^2}{r}. При тех же v и r она пропорциональна массе, а масса протона меньше в 4 раза — сила Лоренца уменьшается.
Итак: индукция магнитного поля уменьшится (2), модуль силы Лоренца уменьшится (2).