Протон с энергией W = 1 МэВ попадает в однородное магнитное поле, которое перпендикулярно линиям индукции. Какова минимальная длина магнитного поля l в направлении движения протона, чтобы его движение изменилось на противоположное? (При этом магнитная индукция поля B = 1 Тл)

Физика 11 класс Магнитное поле и движение зарядов протон энергия 1 МэВ магнитное поле длина магнитного поля изменение направления движения магнитная индукция 1 Тл Новый

Для решения этой задачи нам необходимо понять, как движется заряженная частица в магнитном поле и как магнитное поле влияет на её траекторию.

Шаг 1: Определим скорость протона.

Сначала найдем скорость протона, используя его энергию. Энергия протона W равна 1 МэВ, что можно перевести в джоули:

• 1 МэВ = 1.6 * 10^(-13) Дж.

Кинетическая энергия протона выражается формулой:

W = (mv^2)/2, где m – масса протона, v – его скорость.

Масса протона составляет примерно 1.67 * 10^(-27) кг. Подставим значения в формулу и выразим скорость:

• 1.6 * 10^(-13) = (1.67 * 10^(-27) * v^2) / 2.
• v^2 = (2 * 1.6 * 10^(-13)) / (1.67 * 10^(-27)).
• v ≈ 1.38 * 10^8 м/с.

Шаг 2: Определим радиус движения протона в магнитном поле.

Когда заряд движется в магнитном поле, он испытывает силу Лоренца, которая заставляет его двигаться по круговой траектории. Радиус этой траектории R можно найти по формуле:

R = (mv) / (qB), где q – заряд протона (примерно 1.6 * 10^(-19) Кл), B – магнитная индукция (1 Тл).

• R = (1.67 * 10^(-27) * 1.38 * 10^8) / (1.6 * 10^(-19) * 1).
• R ≈ 1.45 * 10^(-2) м = 0.0145 м.

Шаг 3: Определим минимальную длину магнитного поля l.

Чтобы движение протона изменилось на противоположное, ему необходимо пройти полукруг по своей траектории. Таким образом, минимальная длина магнитного поля l будет равна диаметру этой траектории:

l = 2R.

• l = 2 * 0.0145 м = 0.029 м.

Ответ: Минимальная длина магнитного поля l, необходимая для изменения направления движения протона на противоположное, составляет 0.029 м или 29 мм.