Частица массой m, имеющая заряд q, движется в однородном магнитном поле с индукцией B по окружности радиусом R со скоростью v. Как изменятся радиус траектории R, импульс частицы p и частота обращения v при уменьшении заряда частиц?
1) уменьшится
2) увеличится
3) не изменится
а)радиус траектории R
b) импульс частицы p
c) частота обращения v
Чтобы ответить на этот вопрос, давайте разберемся сначала, как работает магнитное поле на движущуюся частицу.
Когда частица движется в магнитном поле, на нее действует сила Лоренца, которая направлена перпендикулярно к векторам скорости и магнитного поля. Сила Лоренца определяется следующей формулой:
F = q * v * B * sin(θ)
Где:
F - сила Лоренца
q - заряд частицы
v - скорость частицы
B - индукция магнитного поля
θ - угол между векторами скорости и магнитного поля
Когда сила Лоренца действует на частицу, она изменяет направление движения частицы, так что она движется по окружности. Радиус этой окружности можно выразить следующей формулой:
R = m * v / (q * B)
Где:
R - радиус траектории
m - масса частицы
Теперь давайте рассмотрим, как изменятся радиус траектории, импульс частицы и частота обращения при уменьшении заряда частицы:
a) Радиус траектории (R):
Из формулы для радиуса траектории видно, что он прямо пропорционален массе частицы (m) и скорости (v), и обратно пропорционален заряду (q) и индукции магнитного поля (B). При уменьшении заряда частицы, радиус траектории увеличится (если m, v и B остаются постоянными). Таким образом, ответ на вопрос а) - увеличится.
b) Импульс частицы (p):
Импульс частицы определяется следующей формулой:
p = m * v
Где:
p - импульс частицы
Из формулы видно, что импульс частицы прямо пропорционален массе частицы (m) и скорости (v), и не зависит от заряда частицы или индукции магнитного поля. Поэтому, изменение заряда частицы не повлияет на импульс частицы. Ответ на вопрос b) - не изменится.
c) Частота обращения (v):
Частота обращения частицы по окружности определяется следующей формулой:
v = v / (2 * π * R)
Где:
v - частота обращения частицы
R - радиус траектории
Из этой формулы видно, что частота обращения обратно пропорциональна радиусу траектории. Так как мы установили ранее, что радиус траектории увеличится при уменьшении заряда частицы, следовательно, частота обращения уменьшится. Ответ на вопрос c) - уменьшится.
Итак, в ответах на вопросы:
a) радиус траектории R - увеличится
b) импульс частицы p - не изменится
c) частота обращения v - уменьшится
Надеюсь, ответ был понятен! Если у тебя есть еще вопросы, не стесняйся задавать!