Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RJnh1Ofo39Xu41

Ćwiczenie 1

Czy pole magnetyczne działa siłą na nieruchomy ładunek? Odpowiedź (tak, nie) wpisz w okienko odpowiedzi.

Odp.: ............

R58j3Cdzt8NJb

Ćwiczenie 2

Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Ćwiczenie 3

Rf9p7sZo7jQtq

Neutron poruszający się z prędkością $\vec{v}$ wpadł w obszar pola magnetycznego. Wybierz prawidłowe stwierdzenie dotyczące dalszego ruchu neutronu, z poniżej podanych.

Tor ruchu neutronu będzie zależał od kąta między wektorami $\vec{v}$ i $\vec{B}$ .
Tor ruchu neutronu będzie zawsze prostoliniowy, a jego ruch jednostajny.
Tor ruchu neutronu będzie prostoliniowy, a jego ruch jednostajny, jeśli będzie poruszał się równolegle do linii pola magnetycznego.

Ćwiczenie 4

RfYdnq0jpveo0

Ćwiczenie 5

Na rysunku przedstawiono symbolicznie ślad pewnej cząstki w detektorze. Symbole $\otimes$ obrazują wektory indukcji magnetycznej $\vec{B}$ , skierowane w głąb rysunku.

R1NcBYhRuG0eX

Na rysunku znajduje się kwadrat, symbolizujący detektor. Wewnątrz kwadratu są kółka z krzyżykami, wskazujące kierunek pola magnetycznego prostopadły do płaszczyzny rysunku i skierowany za nią. Widoczny jest tor cząstki w kształcie spirali, zwijającej się w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu wskazówek zegara. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

R1Lwc5nYPArzc

Wyznacz znak ładunku, jakim obdarzona jest cząstka. W odpowiedzi napisz „+” albo „-”.

Odp.: Cząstka ma ładunek .............

Ćwiczenie 6

Naładowana cząstka (proton albo elektron) wpada w obszar jednorodnego pola magnetycznego, zakreśla półokrąg a następnie opuszcza ten obszar (rysunek poniżej). Cząstka przebywa w obszarze pola przez $t_{1}$ = 130 ns. Masa protonu $m_{p}$ = 1,67 · 10Indeks górny -27 kg, masa elektronu $m_{e}$ = 9,11 · 10Indeks górny -31 kg.

RyA6ypT1KibbL

Obszar pola magnetycznego przedstawiony jest na rysunku jako ustawiony poziomo, szary prostokąt, na którym narysowano kółko z krzyżykiem, wskazujące kierunek pola magnetycznego prostopadły do płaszczyzny rysunku i skierowany za nią. Wektor indukcji magnetycznej oznaczony jest literą wielkie B ze strzałką nad nią. Tor cząstki składa się z trzech części. Pierwsza część od lewej to pionowy odcinek, zaczynający się nad prostokątem i kończący się na górnym boku prostokąta. Strzałka skierowana w dół wskazuje kierunek ruchu cząstki. Druga, środkowa część toru to półokrąg zawarty wewnątrz prostokąta. Trzecia, prawa część to pionowy odcinek zaczynający się w punkcie końcowym okręgu na górnym boku prostokąta. Strzałka skierowana do góry wskazuje kierunek ruchu cząstki po opuszczeniu obszaru pola magnetycznego. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

R1QaeBnwcPBjM

a/ Rozstrzygnij, jaka to cząstka.
b/ Wyznacz wartość indukcji

B

. Podaj jej wartość z dokładnością do setnych części tesli.
c/ Jeżeli cząstka zostanie ponownie skierowana jak poprzednio w obszar pola magnetycznego, ale jej energia kinetyczna będzie dwukrotnie większa, to jak długo będzie przebywała w obszarze pola? Napisz odpowiedź w postaci stosunku

t_{2}

t_{1}

. Odp.: a/ Cząstka to Tu uzupełnij b/

B

= Tu uzupełnij T c/

\frac{t_{2}}{t_{1}} =

Tu uzupełnij

(a) Rozstrzygnij, jaka to cząstka.
(b) Wyznacz wartość $B$ indukcji magnetycznej z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.
(c) Jeżeli cząstka zostanie ponownie skierowana w obszar pola magnetycznego, ale jej energia kinetyczna będzie dwukrotnie większa, to jak długo będzie przebywała w obszarze niezerowego pola? Wynik wyraź jako iloraz $t_{2}$ do $t_{1}$ .

Odp.:
(a) Cząstka to ............
(b) $B$ = ............ T
(c) $\frac{t_{2}}{t_{1}} =$ ............

Cząstka przebywając w polu magnetycznym zakreśla półokrąg, a więc czas $t_{1}$ jest połową okresu ruchu cząstki po okręgu.

(a) rozstrzygnięcia: proton/elektron dokonamy poprzez ustalenie znaku ładunku cząstki. Przy danym zwrocie indukcji, biorąc pod uwagę zwrot prędkości w dowolnym punkcie półokręgu i zwrot siły dośrodkowej, wnioskujemy, że ładunek jest dodatni. Cząstka więc jest protonem.

(b) znamy okres ruchu $T = 2 t_{1} = 260 n s$ . Wiemy też, jak wyrazić promień półokręgu przez masę cząstki, jej ładunek, prędkość oraz wartość indukcji zewnętrznego pola magnetycznego: $r = \frac{m v}{e B}$ . Stąd okres obiegu wyraża się przez

T = \frac{2 π r}{v} = \frac{2 π}{v} \cdot \frac{m v}{e B} = \frac{2 π m}{e B} .

Wyznaczmy stąd wartość indukcji magnetycznej:

B = \frac{2 π m}{e T} = 2, 52 \cdot 10^{- 1} T .

(c) Zauważmy, że w powyżej wyprowadzonym wyrażeniu na okres nie występuje prędkość. Wobec tego niezależnie od energii kinetycznej cząstka będzie pozostawała w polu magnetycznym tak samo długo. Zwiększy się oczywiście promień półokręgu, po którym będzie się poruszać.

Ćwiczenie 7

R1N7N8XyGMmkk

Cząstka alfa i proton mają równe energie kinetyczne; wpadają w jednorodne pole magnetyczne z wektorami prędkości prostopadłymi do linii pola. Która cząstka zatoczy okrąg o większym promieniu i ile razy większym? Odpowiedź podaj w formie ilorazu $\frac{r_{p}}{r_{α}}$ . Dany jest związek między masami cząstek i ich ładunkami: $m_{α} = 4 m_{p}$ ; $q_{α} = 2 q_{p}$ .

Odp.: $\frac{r_{p}}{r_{α}} =$ ............

Ćwiczenie 8

Cząstka alfa (jądro helu) porusza się z prędkością $\vec{v}$ w kierunku prostopadłym do granicy obszaru jednorodnego pola magnetycznego (zobacz rysunek). Jaka powinna być grubość warstwy pola magnetycznego $d$ , aby warstwa ta zadziałała jak zwierciadło – spowodowała zawrócenie cząstki (zmianę kierunku ruchu o 180°)? Dana jest dodatkowo wartość indukcji magnetycznej $B$ , masa cząstki alfa $m_{α}$ i wartość ładunku elementarnego $e$ .

R1Mx7auCnBlf7

Obszar pola magnetycznego przedstawiony jest na rysunku jako ustawiony pionowo prostokąt, na którym narysowano kółka z krzyżykami, wskazujące kierunek pola magnetycznego prostopadły do płaszczyzny rysunku i skierowany za nią. Wektor indukcji magnetycznej oznaczony jest literą wielkie B ze strzałką nad nią. Odległość między lewym i prawym bokiem prostokąta oznaczona jest literą małe d. Na lewo od prostokąta znajduje się cząstka, przedstawiona jako czerwona kulka i oznaczona literą grecką alfa. Wektor prędkości cząstki, oznaczony literą małe v ze strzałką nad nią, skierowany jest poziomo w prawo. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Odpowiedź podaj w formie wzoru.

d > \frac{m_{α} v}{2 e B}

Półokrąg, po którym ma poruszać się cząstka w obrębie pola magnetycznego, musi się mieścić w obszarze pola. Wobec tego $r < d$ .

Film samouczek

Dla nauczyciela