Задание 1, страница 224 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 1

1. Сформулируйте правило левой руки.

2. По направлению отклонения частиц в магнитном поле определите, каким по знаку зарядом обладают $\alpha$- и $\beta$-лучи (рис. 240).

Рис. 240.$\alpha$-, $\beta$- и $\gamma$-лучи в магнитном поле

1. Сформулируйте правило левой руки.

Правило левой руки используется для определения направления силы, действующей на движущийся в магнитном поле электрический заряд (сила Лоренца) или на проводник с током (сила Ампера).

Формулировка для силы Лоренца: если расположить левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции $\text{B}$ входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по вектору скорости $\text{v}$ положительно заряженной частицы, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление действующей на частицу силы Лоренца $F_L$. Если частица заряжена отрицательно, то четыре пальца направляют в сторону, противоположную вектору скорости, и большой палец также покажет направление силы Лоренца (или же сила будет направлена в сторону, противоположную большому пальцу, если пальцы направлять по скорости).

Ответ: Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре пальца были направлены по движению положительного заряда, то отставленный на 90° большой палец покажет направление силы, действующей на этот заряд.

2. По направлению отклонения частиц в магнитном поле определите, каким по знаку зарядом обладают α- и β-лучи (рис. 240).

Решение:

На рисунке показано, что радиоактивное излучение проходит через магнитное поле, вектор индукции которого $\text{B}$ направлен перпендикулярно плоскости рисунка, от наблюдателя (обозначено крестиками ⊗). Частицы излучения движутся от источника вверх.

Для определения знака заряда частиц применим правило левой руки.

Определение знака заряда α-частиц:

Расположим левую руку так, чтобы ладонь была обращена к нам (чтобы вектор $\text{B}$ входил в ладонь). Четыре вытянутых пальца направим вверх, по направлению скорости частиц. В этом случае большой палец, отогнутый на 90°, будет указывать налево. На рисунке видно, что α-лучи отклоняются именно влево. Поскольку направление силы из правила левой руки для положительного заряда совпало с наблюдаемым направлением отклонения, α-частицы имеют положительный заряд.

Определение знака заряда β-частиц:

Для β-частиц, движущихся также вверх, сила Лоренца для положительного заряда, согласно правилу левой руки, была бы направлена влево. Однако на рисунке β-лучи отклоняются вправо, то есть в противоположную сторону. Это означает, что β-частицы имеют отрицательный заряд.

γ-лучи не изменяют своего направления, так как являются электромагнитными волнами и не имеют электрического заряда, поэтому магнитное поле на них не действует.

Ответ: α-лучи обладают положительным зарядом, β-лучи – отрицательным зарядом.