Номер 4, страница 23 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

4. Протон $p$, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, имеет горизонтальную скорость $\vec{v}$, перпендикулярную вектору индукции $\vec{B}$ магнитного поля, направленному вниз (см. рис.). Куда направлена действующая на протон сила Лоренца $\vec{F}$?

1) вертикально вниз

2) вертикально вверх

3) горизонтально, на нас

4) горизонтально, от нас

Дано:

Частица: протон (p), имеющий положительный заряд ($q > 0$).

Направление скорости протона $\vec{v}$: горизонтально вправо.

Направление вектора магнитной индукции $\vec{B}$: вертикально вниз.

Скорость $\vec{v}$ перпендикулярна вектору магнитной индукции $\vec{B}$.

Найти:

Направление силы Лоренца $\vec{F}$, действующей на протон.

Решение:

На движущуюся в магнитном поле заряженную частицу действует сила Лоренца. Вектор силы Лоренца $\vec{F}$ определяется по формуле $\vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B})$, где $q$ — заряд частицы, $\vec{v}$ — вектор ее скорости, а $\vec{B}$ — вектор магнитной индукции.

Направление силы Лоренца можно определить с помощью правила левой руки. Так как протон является положительно заряженной частицей, правило применяется напрямую.

Применим правило левой руки:

1. Расположим кисть левой руки так, чтобы четыре вытянутых пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы, то есть по вектору скорости $\vec{v}$ (вправо).

2. Повернем ладонь таким образом, чтобы линии магнитной индукции (вектор $\vec{B}$) входили в нее. Поскольку вектор $\vec{B}$ направлен вниз, ладонь должна быть обращена вверх.

3. Отогнутый на 90° большой палец покажет направление действующей на протон силы Лоренца $\vec{F}$. В данном случае большой палец будет направлен из плоскости рисунка на наблюдателя.

Следовательно, сила Лоренца направлена горизонтально, на нас.

Ответ: 3) горизонтально, на нас.