Вопрос задан 21.02.2025 в 19:09. Предмет Физика. Спрашивает Джалиашвили Лиза.

Протон, пройдя ускоряющую разность потенциалов 20 кВ, попадает в область, где находится однородное магнитное поле. Найдите величину индукции магнитного поля, если радиус окружности, по которой движется протон в магнитном поле, равен 10 см, скорость протона направлена перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. Масса протона 1,67∙10-27 кг, заряд 1,6∙10-19 Кл. Ответ приведите в мТл с точностью до целых.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Смирнов Евгений.

Для решения задачи необходимо использовать законы электромагнитного взаимодействия, а именно формулы для работы с движущимися зарядами в магнитном поле.

Шаг 1. Определим скорость протона после ускорения.

Протон ускоряется разностью потенциалов U=20 кВ=20×103 ВU = 20 \, \text{кВ} = 20 \times 10^3 \, \text{В}. При этом работа ускоряющего электрического поля преобразует потенциальную энергию в кинетическую.

Энергия, приобретенная протоном:

E=q⋅UE = q \cdot U

где qq — заряд протона (q=1,6×10−19 Клq = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{Кл}), UU — разность потенциалов (20×103 В20 \times 10^3 \, \text{В}).

Подставляем значения:

E=(1,6×10−19)⋅(20×103)=3,2×10−15 Дж.E = (1,6 \times 10^{-19}) \cdot (20 \times 10^3) = 3,2 \times 10^{-15} \, \text{Дж}.

Кинетическая энергия протона:

Eкин=m⋅v22E_{\text{кин}} = \frac{m \cdot v^2}{2}

где mm — масса протона (m=1,67×10−27 кгm = 1,67 \times 10^{-27} \, \text{кг}), vv — скорость протона. Приравниваем кинетическую энергию к полученной энергии:

m⋅v22=E\frac{m \cdot v^2}{2} = E 1,67×10−27⋅v22=3,2×10−15\frac{1,67 \times 10^{-27} \cdot v^2}{2} = 3,2 \times 10^{-15}

Решаем относительно v2v^2:

v2=2⋅3,2×10−151,67×10−27=3,83×1012v^2 = \frac{2 \cdot 3,2 \times 10^{-15}}{1,67 \times 10^{-27}} = 3,83 \times 10^{12} v=3,83×1012≈1,96×106 м/с.v = \sqrt{3,83 \times 10^{12}} \approx 1,96 \times 10^6 \, \text{м/с}.

Шаг 2. Используем закон для радиуса траектории в магнитном поле.

Радиус окружности RR, по которой движется заряд в однородном магнитном поле, определяется по формуле:

R=m⋅vq⋅BR = \frac{m \cdot v}{q \cdot B}

где mm — масса протона, vv — его скорость, qq — заряд протона, BB — магнитная индукция.

Перепишем формулу для магнитной индукции BB:

B=m⋅vq⋅RB = \frac{m \cdot v}{q \cdot R}

Подставляем известные значения:

B=(1,67×10−27)⋅(1,96×106)(1,6×10−19)⋅0,1B = \frac{(1,67 \times 10^{-27}) \cdot (1,96 \times 10^6)}{(1,6 \times 10^{-19}) \cdot 0,1}

Выполним вычисления:

B=3,27×10−211,6×10−20≈0,204 Тл.B = \frac{3,27 \times 10^{-21}}{1,6 \times 10^{-20}} \approx 0,204 \, \text{Тл}.

Шаг 3. Переводим в миллитеслы.

1 Тл = 1000 мТл, следовательно:

B≈0,204 Тл=204 мТл.B \approx 0,204 \, \text{Тл} = 204 \, \text{мТл}.

Ответ: Магнитная индукция BB составляет 204 мТл.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос