ID: 00013173
Протон в однородном магнитном поле между полюсами магнита движется по окружности. В этом же поле по окружности стала двигаться α-частица, обладающая такой же энергией, как и протон. Как изменяются период обращения в магнитном поле и скорость движения α-частицы по сравнению с протоном?
Для каждой величины определите соответствующий характер
изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Поле одно и то же, кинетические энергии протона и $\alpha$-частицы одинаковы. У $\alpha$-частицы масса вчетверо больше ($m_\alpha=4m_p$), заряд вдвое больше ($q_\alpha=2q_p$).
Период обращения в магнитном поле $T=\dfrac{2\pi m}{qB}$ не зависит от скорости. Для $\alpha$-частицы $\dfrac{m}{q}=\dfrac{4m_p}{2q_p}=2\dfrac{m_p}{q_p}$, то есть вдвое больше, чем у протона, поэтому период увеличивается.
Скорость найдём из энергии $E=\dfrac{mv^2}{2}$, откуда $v=\sqrt{\dfrac{2E}{m}}$. При одинаковой энергии и большей массе скорость $\alpha$-частицы меньше — она уменьшается.
Итак: период обращения увеличивается (1), скорость движения уменьшается (2).