Задача оп физике Протон в однородном магнитном поле индукцией B = 3·10-2
Тл вращается по
окружности радиуса R =12 см. Найти его нормальное ускорение и определить
какой разностью потенциалов был ускорен протон перед попаданием в магнитное
поле, если первоначально он покоился.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для определения нормального ускорения протона в однородном магнитном поле воспользуемся формулой:

a = v^2/R

где a - нормальное ускорение, v - скорость протона и R - радиус окружности, по которой движется протон.

Скорость протона можно найти из уравнения для центростремительного ускорения, которое равно силе Лоренца:

mv^2/R = qv*B

где m - масса протона, q - заряд протона, B - индукция магнитного поля.

С учётом величины массы протона m = 1.6710^-27 кг и заряда элементарного заряда q = 1.610^-19 Кл, получим:

(1.6710^-27)v^2/(0.12) = (1.610^-19)v(310^-2)

Отсюда находим скорость протона v = (qBR)/m = (1.610^-19 310^-2 0.12)/(1.6710^-27) = 3.5810^5 м/с

Теперь подставляем найденную скорость в формулу для нормального ускорения:

a = v^2/R = (3.5810^5)^2 / 0.12 = 1.0710^11 м/с^2

Теперь определим разность потенциалов, на сколько ускорен был протон перед попаданием в магнитное поле. Поскольку протон покоился до попадания в магнитное поле, его начальная кинетическая энергия равна 0.

Разность потенциалов, на которую был ускорен протон, равна изменению его кинетической энергии:

delta V = 1/2mv^2

delta V = 1/2 1.6710^-27 (3.5810^5)^2 = 1.51*10^-16 Дж

Таким образом, нормальное ускорение протона равно 1.0710^11 м/с^2, а разностью потенциалов, на сколько ускорен был протон перед попаданием в магнитное поле, равна 1.5110^-16 Дж.