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.
Источник: ФИПИ
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).