Номер 165, страница 281 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Задачи и упражнения - номер 165, страница 281.

Условие.

165. В магнитное поле влетает заряженная частица. Определите направление силы Лоренца, действующей на частицу, если эта частица является: а) электроном (рис. 18, а); б) протоном (рис. 18, б). Изобразите траекторию, по которой будет двигаться частица в каждом из этих случаев.

Рис. 18

Решение.

Для определения направления силы Лоренца, действующей на заряженную частицу в магнитном поле, используется правило левой руки. Сила Лоренца ($F_Л$) всегда перпендикулярна как вектору скорости частицы ($\vec{v}$), так и вектору магнитной индукции ($\vec{B}$).

Правило левой руки: если расположить левую руку так, чтобы четыре вытянутых пальца были направлены по направлению движения положительно заряженной частицы (или против движения отрицательно заряженной), а вектор магнитной индукции ($\vec{B}$) входил в ладонь, то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы Лоренца.

Поскольку сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости, она не совершает работы и не изменяет величину скорости частицы, а только искривляет ее траекторию. В однородном магнитном поле, где скорость частицы перпендикулярна полю, траектория движения будет окружностью.

Решение

а) Частица — электрон, его заряд отрицательный ($q < 0$).
На рисунке 18, а магнитное поле направлено из плоскости рисунка на наблюдателя (обозначено точками).
Скорость электрона ($\vec{v}$) направлена влево.
Применяем правило левой руки: располагаем четыре пальца против вектора скорости (т.е. вправо), так как заряд отрицательный. Ладонь поворачиваем так, чтобы вектор $\vec{B}$ входил в нее (ладонью к себе, от плоскости рисунка). Отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца — вверх.
Под действием этой силы траектория электрона будет искривляться вверх. Частица будет двигаться по дуге окружности против часовой стрелки.

Ответ: Сила Лоренца направлена вверх. Траектория частицы — окружность, по которой она начнет двигаться, изгибаясь вверх (против часовой стрелки).

б) Частица — протон, его заряд положительный ($q > 0$).
На рисунке 18, б магнитное поле направлено в плоскость рисунка от наблюдателя (обозначено крестиками).
Скорость протона ($\vec{v}$) направлена вниз.
Применяем правило левой руки: располагаем четыре пальца по направлению вектора скорости (вниз). Ладонь поворачиваем так, чтобы вектор $\vec{B}$ входил в нее (ладонью от себя, в плоскость рисунка). Отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца — влево.
Под действием этой силы траектория протона будет искривляться влево. Частица будет двигаться по дуге окружности против часовой стрелки.

Ответ: Сила Лоренца направлена влево. Траектория частицы — окружность, по которой она начнет двигаться, изгибаясь влево (против часовой стрелки).