Консультация № 196553
03.10.2019, 11:14
0.00 руб.
0 1 1
Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:
Электрон и протон с массами, соответственно, me = 9*10-31 кг и mp = 1,6*10-27 кг влетают в однородное постоянное магнитное поле и начинают вращаться по окружностям одинакового радиуса. Какой разностью потенциалов дельтаUр был ускорен протон, если электрон приобрел свою скорость, пройдя разность потенциалов в дельтаUе = 4800 В?

Обсуждение

недавно
Мастер-Эксперт
17387
18345
06.10.2019, 09:55
общий
это ответ
Здравствуйте, dar777!

Уточним, согласно [1, с. 582], заданные массы покоя электрона и протона.

Дано: me[$8776$]9,11*10-31 кг -- масса покоя электрона; mp[$8776$]1,67*10-27 кг -- масса покоя протона; электрон и протон вращаются в однородном постоянном магнитном поле с индукцией B по окружностям с радиусом R; [$916$]Ue=4,80*103 В -- ускоряющая разность потенциалов, которую прошёл электрон, приобретя свою скорость.

Определить: [$916$]Up -- ускоряющую разность потенциалов, которую прошёл протон, приобретя свою скорость.

Решение

Пусть ve, vp -- соответственно скорости электрона и протона, с которыми они влетают в однородное магнитное поле. Согласно [2, с. 327], R=meve/(qB), R=mpvp/(qB), где q -- абсолютная величина заряда электрона и заряда протона. Тогда meve/(qB)=mpvp/(qB) и vp=meve/mp.

Влетая в однородное магнитное поле со скоростью vp, протон обладает кинетической энергией Kp=mpvp2/2 [2, с. 70]. Чтобы протон получил такую энергию из состояния покоя, силы ускоряющего его электрического поля должны совершить над ним работу Ap=q[$916$]Up [2, с. 231]. Для электрона эти величины составляют соответственно Ke=meve2/2 и Ae=q[$916$]Ue. Согласно теореме о кинетической энергии [2, с. 70], Ae=Ke, q[$916$]Ue=meve2/2, [$916$]Ue=meve2/(2q); аналогично [$916$]Up=mpvp2/(2q). Тогда
[$916$]Up/[$916$]Ue=(mpvp2/(2q))/(meve2/(2q))=(mp/me)(vp/ve)2=(mp/me)((meve/mp)/ve)2=(mp/me)(me/mp)2=me/mp,

[$916$]Up=[$916$]Ue(me/mp)=4,80*103*9,11*10-31/(1,67*10-27)[$8776$]2,62 (В).


Ответ: 2,62 В.

Литература
1. Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики. -- М.: Высшая школа, 1989. -- 608 с.
2. Аксенович Л. А., Ракина Н. Н., Фарино К. С. Физика в средней школе. -- Минск: Адукацыя i выхаванне, 2007. -- 720 с.
5
Это самое лучшее решение!
Об авторе:
Facta loquuntur.
Форма ответа