Протон движется по окружности в однородном магнитном поле между полюсами магнита под действием силы Лоренца. Как изменятся по сравнению с протоном модуль силы Лоренца и период обращения α-частицы, если она будет двигаться в этом же поле по окружности с той же скоростью? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Модуль силы Лоренца | Период обращения

Решение:

Сила Лоренца, действующая на частицу, движущуюся перпендикулярно магнитному полю, определяется формулой \( F_L = qvB \).

Протон и α-частица имеют разные заряды:

• Заряд протона: \( q_p = +e \)
• Заряд α-частицы: \( q_{\alpha} = +2e \)

Скорость \( v \) и индукция магнитного поля \( B \) одинаковы для обоих случаев.

Модуль силы Лоренца для α-частицы будет \( F_{L\alpha} = q_{\alpha}vB = 2evB \), а для протона \( F_{Lp} = q_p vB = evB \). Таким образом, модуль силы Лоренца, действующей на α-частицу, увеличится в 2 раза по сравнению с протоном (1).

Период обращения частицы в магнитном поле равен \( T = \frac{2 \pi m}{qB} \).

Масса α-частицы приблизительно в 4 раза больше массы протона: \( m_{\alpha} \approx 4m_p \).

Период обращения для α-частицы: \( T_{\alpha} = \frac{2 \pi m_{\alpha}}{q_{\alpha}B} = \frac{2 \pi (4m_p)}{(2e)B} = 2 \cdot \frac{2 \pi m_p}{eB} \).

Период обращения для протона: \( T_p = \frac{2 \pi m_p}{q_pB} = \frac{2 \pi m_p}{eB} \).

Следовательно, \( T_{\alpha} = 2 T_p \). Период обращения α-частицы увеличится в 2 раза по сравнению с протоном (1).

Заполнение таблицы:

Ответ: Модуль силы Лоренца увеличится (1), период обращения увеличится (1).