Дано
v=1,0кмс=1000мс
q = - e
m = 14 а.е.м.= 23,24 ·10-27 кг
α = 700
B= 4,5 мТл = 4,5·10-3 Тл
Найти: R, h, T, E(t), p(t)
Ответ
R=3,03 см, T=2,03∙10-4c, h=6,9 см
Решение
Ион влетает в однородное магнитное поле со скоростью v под углом α к вектору магнитной индукции B.
Проекция скорости на ось Ох: vx=vcosα,
проекция на ось ОУ: vy=vsinα
В магнитном поле на заряженную частицу действует сила Лоренца
F=qvyB
Сила Лоренца сообщает иону ускорение
a=vy2R
По 2 закону Ньютона, сила равна
F=ma
тогда
qvyB=mvy2R
Откуда радиус винтовой линии
R=mvy2qvyB=mvyqB=mvsinαqB
R=23,24∙10-27∙1000∙sin7001,6∙10-19∙4,5∙10-3=3,03∙10-2 м=3,03 см
Шаг винтовой линии равен
h=vxT,
Период вращения частицы
T=2πRvy =2πmvsinαqBvsinα=2πmqB
T=2∙3,14∙23,24∙10-271,6∙10-19∙4,5∙10-3=2,03∙10-4c
h=vcosα∙2πmqB
h=1000∙cos700∙2∙3,14∙23,24∙10-271,6∙10-19∙4,5∙10-3=0,069 м=6,9 см
Кинетическая энергия равна Ek=mv22, где m=const, v=const, тогда Ek=const
Импульс равен p=mv, где m=const, v=const, тогда p=const
Ответ: R=3,03 см, T=2,03∙10-4c, h=6,9 см