Частица массой 6·10−12 кг и зарядом 3·10−10 Кл движется в однородном магнитном поле с индукцией 0,2 Тл. Кинетическая энергия частицы 1 мкДж. Какой путь пройдет частица за время, в течение которого её скорость изменит своё направление на 180°? Магнитное поле перпендикулярно скорости частицы
от

1 Ответ

дано:  
m = 6 * 10⁻¹² кг (масса частицы)  
q = 3 * 10⁻¹⁰ Кл (заряд частицы)  
B = 0,2 Тл (индукция магнитного поля)  
E = 1 мкДж = 1 * 10⁻⁶ Дж (кинетическая энергия частицы)

найти:  
Путь, пройденный частицей за время, в течение которого её скорость изменит своё направление на 180°.

решение:  
1. Кинетическая энергия частицы выражается через её скорость:

E = (1/2) * m * v²  
=> v = √(2 * E / m).

2. Подставляем известные значения:

v = √(2 * 1 * 10⁻⁶ / 6 * 10⁻¹²)  
v = √(3,33 * 10⁵)  
v ≈ 577,35 м/с.

3. Радиус траектории частицы в магнитном поле можно найти из формулы для силы Лоренца и центростремительного ускорения:

q * v * B = m * v² / r  
=> r = m * v / (q * B).

4. Подставляем известные значения:

r = (6 * 10⁻¹² кг * 577,35 м/с) / (3 * 10⁻¹⁰ Кл * 0,2 Тл)  
r ≈ 5,77 * 10⁻² м.

5. Путь, пройденный частицей за время, в течение которого её скорость изменит своё направление на 180°, — это половина окружности, то есть длина дуги окружности с радиусом r:

L = π * r.

6. Рассчитаем путь:

L = 3,14 * 5,77 * 10⁻² м  
L ≈ 1,81 м.

ответ:  
Частица пройдет путь примерно 1,81 м за время, в течение которого её скорость изменит своё направление на 180°.
от