ID: 00017308
Протон в однородном магнитном поле движется по окружности. Чтобы в этом поле двигалась по окружности с той же скоростью \alpha-частица, центростремительное ускорение, модуль силы Лоренца и энергия \alpha-частицы по сравнению с протоном должны:
1) увеличиться
2) уменьшиться
3) не измениться
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Центростремительное ускорение | Модуль силы Лоренца | Энергия |
Источник: ФИПИ
Это классика про две частицы в одном магнитном поле. Сравниваем \alpha-частицу с протоном. У протона заряд e и масса m (в а.е.м. — 1). У \alpha-частицы (это ядро гелия) заряд вдвое больше — 2e, а масса вчетверо больше — 4m. Скорость v и поле B у обеих одинаковы. Дальше просто подставляем в формулы и смотрим, что больше.
Магнитная сила и есть центростремительная: a=\dfrac{F}{m}=\dfrac{qvB}{m}. Заряд вырос в 2 раза, масса — в 4 раза, значит a меняется в \dfrac{2}{4}=\dfrac{1}{2} раза. Ускорение уменьшится — цифра 2.
F=qvB. Скорость и поле те же, а заряд вырос вдвое, значит сила вырастет в 2 раза. Сила увеличится — цифра 1.
Кинетическая энергия E=\dfrac{mv^2}{2}. Скорость одинаковая, а масса больше в 4 раза, значит энергия вырастет в 4 раза. Энергия увеличится — цифра 1.
Подвох: легко решить, что раз заряд и масса выросли, всё растёт. Но ускорение зависит от отношения заряд/масса, а оно у \alpha меньше — поэтому ускорение падает.
Ответ: 211