Частица имеет заряд q, массу m и первоначальную скорость V, направленную вдоль оси x (см. рис). Затем частица влетает в область шириной l, в которой включено однородное магнитное поле B, перпендикулярное плоскости рисунка. Найдите угол к оси x, под которым будет направлен импульс частицы после вылета из области с магнитным полем. Постройте график зависимости этого угла от величины заряда частицы. Силой тяжести пренебречь.
Влетев в область с магнитным полем перпендикулярно его силовым линиям, частица сохранит модуль своей скорости, но начнёт двигаться по окружности под действием силы Лоренца, равной qBV . Эта сила обеспечивает центростремительное ускорение частицы mV2/R, поэтому радиус окружности R, по которой движется частица, легко найти:
Рассмотрим риc. 9, на котором сплошной линией изображена траектория частицы. Из него видно, что угол между искомым направлением импульса частицы и осью x равен где
График этой функции — арксинуса — на интервале от до соответствует значениям аргумента арксинуса от минус единицы до единицы, Этому интервалу соответствуют значения заряда где (см. график 10).
При больших мо модулю значениях заряда частицы q радиус траектории частицы окажется меньше l. Соответствующая траектория представлена на рис. 9 пунктирной дугой. Понятно, что при этом частица вылетит из области с магнитнсям полем в направлении, противоположном оси x, т. е. при величина угла
Ответ: При угол составит и не превзойдёт При |q| > qкр угол График функции представлен на рисунке 10.