Номер 52, страница 342 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

52. В камеру Вильсона, помещённую в однородное магнитное поле, влетает электрон и движется по дуге окружности (белая штриховая линия на рисунке 239). Под действием какой силы меняется направление скорости электрона? В какой точке он влетел в камеру?

Рис. 239

Под действием какой силы меняется направление скорости электрона?

Направление скорости электрона изменяется под действием силы Лоренца. Эта сила действует на любой электрический заряд, движущийся в магнитном поле. Сила Лоренца $ \vec{F}_L $ определяется векторным произведением скорости частицы $ \vec{v} $ и индукции магнитного поля $ \vec{B} $:

$ \vec{F}_L = q(\vec{v} \times \vec{B}) $

где $ q $ — заряд частицы (для электрона он отрицателен).

Поскольку сила Лоренца всегда перпендикулярна вектору скорости, она не совершает работы и не изменяет кинетическую энергию (а следовательно, и модуль скорости) частицы. Она лишь изменяет направление вектора скорости, заставляя частицу двигаться по криволинейной траектории. В однородном магнитном поле, когда скорость частицы перпендикулярна линиям индукции, эта траектория является окружностью, и сила Лоренца выполняет роль центростремительной силы.

Ответ: Направление скорости электрона меняется под действием силы Лоренца.

В какой точке он влетел в камеру?

Чтобы определить точку влета, воспользуемся правилом левой руки для отрицательно заряженной частицы. Согласно этому правилу, если расположить ладонь левой руки так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление скорости частицы $ \vec{v} $, а вектор магнитной индукции $ \vec{B} $ входил в ладонь, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы Лоренца $ \vec{F}_L $.

Из рисунка видно, что траектория электрона (белая штриховая линия) изгибается вправо. Это означает, что сила, действующая на электрон, направлена вправо, к центру окружности, по дуге которой он движется. Эта сила и есть сила Лоренца.

Магнитное поле, судя по обозначениям (крестики), направлено перпендикулярно плоскости рисунка, от нас.

Теперь применим правило левой руки, зная направление силы и поля, чтобы найти направление скорости. Расположим левую руку так, чтобы:

1. Большой палец был направлен вправо (в сторону действия силы $ \vec{F}_L $).

2. Вектор магнитной индукции $ \vec{B} $ входил в ладонь (ладонь должна быть обращена к плоскости рисунка).

При таком расположении руки четыре вытянутых пальца будут указывать вниз. Это означает, что вектор скорости электрона $ \vec{v} $ направлен вниз.

Касательная к траектории соответствует направлению скорости. В точке А касательная направлена вниз, а в точке B — влево и вверх. Следовательно, электрон влетел в камеру в точке А и далее двигался к точке B.

Ответ: Электрон влетел в камеру в точке А.