Задачи по теме Сила Ампера. Сила Лоренца. 11 класс

11 кл. Сила Ампера. Сила Лоренца.
№1. Альфа-частица влетает в однородное магнитное поле со скоростью . Укажите правильную траекторию альфа-частицы в магнитном поле.
Решение.
На любую движущуюся заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца, величина которой имеет вид: , где   — угол между направлениями вектора магнитной индукции  и вектора скорости . Из рисунка в условии видно,что частица влетает в магнитное поле вдоль силовой линии, а значит, , и магнитное поле на частицу действовать не будет, ее траектория будет представлять собой прямую линию.
№2. В каком направлении нужно двигать в однородном магнитном поле  точечный заряд , для того, чтобы действующая на него сила Лоренца при одинаковой по модулю скорости этого движения была максимальной?
 

Решение.
Величина силы Лоренца дается выражением  где   —   угол между направлением поля и вектора скорости. Следовательно, для того, чтобы сила Лоренца была максимальна, заряд нужно двигать перпендикулярно линиям магнитного поля.
Правильный ответ: 3.
Спрятать решение 
 
№3. Квадратная рамка расположена в однородном магнитном поле в плоскости линий магнитной индукции (см. рисунок). Направление тока в рамке показано стрелками. Как направлена сила, действующая на сторону bc рамки со стороны внешнего магнитного поля ?

№4.Нейтрон влетает в однородное магнитное поле со скоростью . Укажите правильную траекторию нейтрона в магнитном поле.

Решение.
Сила Лоренца со стороны магнитного поля действует только на двигающиеся заряженные частицы. Нейтрон  — нейтральная частица, она не несет электрического заряда, поэтому сила Лоренца на него не действует и не оказывает никакого влияния на его траекторию. Нейтрон продолжит двигаться равномерно и прямолинейно
№5.
Положительно заряженная частица движется в однородном магнитном поле со скоростью , направленной перпендикулярно вектору магнитной индукции  (см. рисунок). Как направлена сила Лоренца, действующая на частицу?

№6.  Электрон  имеет скорость , направленную горизонтально вдоль прямого длинного проводника с током I (см. рисунок). Куда направлена действующая на электрон сила Лоренца ?

Решение.
Согласно правилу правой руки: «Если отведенный в сторону большой палец правой руки расположить по направлению тока, то направление обхвата провода четырьмя пальцами покажет направление линий магнитной индукции». Следовательно, вектор магнитной индукции поля, создаваемого проводником в точке, где находится электрон, направлен перпендикулярно плоскости рисунка от нас.
 
Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии индукции магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно ей, а четыре пальца были направлены по току (по движению положительно заряженной частицы или против движения отрицательно заряженной), то отставленный большой палец покажет направление действующей силы Лоренца». Электрон заряжен отрицательно. Мысленно проделав для него описанные выше действия, получаем, что сила Лоренца направлена вертикально вверх в плоскости рисунка ↑.