Рух заряджених частинок у електричних та магнітних полях

 Завдання 1-го рівня складності

7.1.1. Електрон влітає в однорідне магнітне поле, перпендикулярне до напрямку його руху. Вкажіть напрямок сили Лоренца.

А) Б) В) Г)

7.1.2. Чи залежить циклотронна частота від радіуса обертання заряд­женої частинки?

А) Так; Б) Ні.

7.1.3. Яка з заряджених частинок, що рухаються з однаковими швидко­стями, при своєму русі створить сильніше поле на відстані від траєкторії руху частинки?

А) Електрон; Б) Протон; В) частинка; Г) Позитрон.

7.1.4. Сила Лоренца діє на

А) рухомий нейтрон; Б) нерухому частинку;

В) нерухомі негативні заряди; Г) рухомі негативні заряди;

Д) нерухомі позитивні заряди; Е) рухомі позитивні заряди.

7.1.5. Як змінюється швидкість руху зарядженої частинки під дією сили Лоренца?

1. Збільшується модуль швидкості;

2. Змінюється напрямок швидкості;

3. Зменшується модуль швидкості;

4. Не спостерігається ніяких змін швидкості.

7.1.6. Як змінюється кінетична енергія зарядженої частинки при русі в магнітному полі?

1. Зменшується;

2. Спочатку збільшується, а потім є сталою;

3. Збільшується;

4. Спочатку зменшується, а потім є сталою;

5. Не змінюється.

7.1.7. Як рухається заряджена частинка в магнітному полі, якщо кут між напрямом векторами її швидкості та вектором магнітної індукції дорівнює ?

А) По колу;

Б) По спіралі із постійним кроком;

В) Рівномірно і прямолінійно;

Г) По спіралі із рівномірно наростаючим кроком, пропорційним

модулю швидкості.

  Завдання 2-го рівня складності

7.2.1. Схема якого з прискорювачів елементарних частинок показана на рисунку?

Синхротрон; Синхрофазотрон; Бетатрон; Фазотрон; Циклотрон.

7.2.2. Верхня енергетична межа бетатрона зумовлюється

1. Проблемами синхронізації полів;

2. Насиченням намагніченості в осерді і збільшенням маси прискорювача;

3. Втратами енергії на гальмівне випромінювання.

7.2.3. Для прискорення яких елементарних частинок зазвичай використо­вують циклотрони?

А) Лише від’ємно заряджених; Б) Лише додатно заряджених;

В) Лише легких; Г) Лише важких.

7.2.4. Будь-яка заряджена частинка, що потрапляє в поле «магнітної пляшки», зазнає дії сили Лоренца у напрямку

1. Від центра пляшки;

2. Перпендикулярному до осі пляшки;

3. До центра “пляшки”.

7.2.5. У режимі магнітного запирання електрони у магнетроні рухати­муться по

А) Колу; Б) Еліпсу; В) Прямій;

Г) Епіциклоїді; Д) Трохоїді.

7.2.6. Поставте у відповідність траєкторію руху частинки в магнітному полі і назву частинки (наприклад, 1–А, 2–Б і т.д.) для вказаної на рисунку ситуації

Нейтрон; Електрон; Протон; частинка.

7.2.7. Поставте у відповідність магнітним полям належні вирази

; ; .

Індукція магнітного поля, створеного одним рухомим електроном; Індукція магнітного поля елемента провідника із струмом; Індукція магнітного поля, створеного рухомим зарядом.

7.2.8. Протон рухається в площині в напрямку осі . Вкажіть можливий напрямок магнітного поля , при якому протон продовжує рухатися прямолінійно?

Вздовж ; Вздовж ; Вздовж ; Вздовж осі проти напрямку швидкості; Проти в напрямку .

7.2.9. Період обертання зарядженої частинки

1. Залежить і від швидкості руху частинки, і від її маси;

2. Не залежить ні від швидкості руху частинки, ні від її маси;

3. Залежить від швидкості руху частинки, і не залежить від її маси;

4. Не залежить від швидкості руху частинки, але залежить від її маси.

7.2.10. У 1932 році Андерсен відкрив ________(^{частинка}), проводячи дослідження за допомогою ________(^{пристрій}).

7.2.11. Магнетрон мікрохвильової печі випромінює електромагнітні хвилі на частоті порядку

А) Кілогерц; Б) Мегагерц; В) Гігагерц; Г) Терагерц.

7.2.12. Поблизу прямолінійного безмежного провідника, по якому протікає постійний струм , пролітає електрон з початковою швидкістю по криволінійній траєкторії, схематично зображеній на рисунку. Беручи до уваги, що на електрон діє тільки магнітне поле провідника, вказати як змінювалася кінетична енергія електрона під час його переміщення із точки А до точки В:

А) збільшувалася; Б) зменшувалася; В) залишалася незмінною; Г) не можна однозначно визначити, виходячи із рисунка.

7.2.13. В деякій області простору діє однорідне магнітне поле B, спрямоване вздовж осі Z. У магнітне поле вздовж осі влітає електрон. По якій траєкторії електрон буде продовжувати рух?

   Завдання 3-го рівня складності

7.3.1. Поставте у відповідність прискорювачам елементарних частинок притаманні їм властивості

Лінійний прискорювач; Бетатрон; Синхротрон; Синхрофазотрон; Фазотрон.

Прискорення електростатичним полем; Прискорення вихровим електричним полем; Магнітне поле змінне, частота стала; Магнітне поле і частота змінні; Магнітне поле однорідне і стале, частота змінна.

7.3.2. Поставте у відповідність принциповим схемам приладів, вказаних на рисунках, назви цих приладів.

A) Б) В)

1) давач на ефекті Холла; 2) електромагнітний генератор; 3)магнітогідродинамічний генератор; 4) Мас-спектрометр; 5) Селектор швидкостей.

7.3.3. В однорідне магнітне поле влітають дві однакові заряджені частинки з однаковими за модулем швидкостями ( ), але під різними кутами до напрямку магнітного поля. Які співвідношення для радіусів та кроків спіралі будуть правильними для цих частинок?

А) ; Б) ; В) ; Г) ; Д) .

7.3.4. Жорстка молекула з дипольним моментом влітає в однорідне магнітне поле перпендикулярно до ліній магнітної індукції із швидкістю центра мас , причому . Як рухатиметься молекула у полі?

A) Без зміни швидкості та нарямку вектора ;

Б) Прямолінійно із такою самою швидкістю , здійснюючи обертовий рух відносно власної осі;

В) Прямолінійно, із меншою швидкістю цента мас, одночасно здійснюючи обертовий рух;

Г) По криволінійній траєкторії, одночано обертаючись.

7.3.5. Знайдіть прискорення (в км/с²) протона, який рухається зі швидкістю 2 м/с в магнітному полі з індукцією 3 мТл перпендикулярно до ліній поля. Відношення заряду протона до його маси 10⁸ Кл/кг.

А) 600; Б) 500; В) 400; Г) 300; Д) 200.

7.3.6. Яка з вказаних траєкторій найточніше відповідає руху електрона, що влітає перпендикулярно до ліній електричного і магнітного полів, які мають однаковий напрям, показаний у лівому верхньому куті ?

7.3.7. Протон і електрон, прискорені однаковою різницею потенціалів, потрапляють в однорідне магнітне поле. У скільки разів радіус кривини траєкторії протона більший за радіус кривини траєкторії електрона?

А) 42,9; Б) 1840; В) 1,6; Г) 2.

7.3.8. Протон і альфа-частинка влітають в однорідне магнітне поле з однаковою швидкістю перпендикулярно до ліній поля. У скільки разів період обертання альфа-частинки більший за період руху по колу протона?

А) 0,5; Б) 4; В) 2; Г) 0,25; Д) 6.

7.3.9. Електрон, прискорений різницею потенціалів U = 6 кВ влітає в однорідне магнітне поле з індукцією 1,3·10-2 Тл. під кутом 30^о до ліній напруженості поля. Визначити крок гвинтової траєкторії частинки (в см). Маса електрона 9,1* 10^–31 кг, його заряд 1,6·10^–19 Кл.

А) 13; Б) 12; В) 11; Г) 10; Д) 15.

7.3.10. Електрон рухається в в однорідному магнітному полі з індукцією 0,02 Тл по колу, володіючи імпульсом 6,4•10^–23 кг•м/с. Знайдіть радіус (в см) цього кола. Заряд електрона 1,6•10^–19 Кл.

А) 0,5; Б) 1; В) 6; Г) 0,8; Д) 2.

7.3.11. В однорідне магнітне поле, перпендикулярно до ліній магнітної індукції з однаковою швидкістю влітають електрон, протон і нейтрон. Зображені на рисунку траєкторії відповідають:

А) 1 – протону; 2 – електрону; 3 – нейтрону; Б) 1 – протону; 2 – нейтрону; 3 – електрону; В) 1 – електрону; 2 – нейтрону; 3 – протону; Г) 1 – нейтрону; 2 – протону; 3 – електрону; Д) 1 – нейтрону; 2 – електрону; 3 – протону.

7.3.12. Який із наведених графіків відповідає залежності радіуса кривизни траєкторії зарядженої частинки, яка влітає у магнітне поле перпендикулярно до ліній індукції поля, від величини кінетичної енергії частинки ?

А)	Б)	В)
Г)	Д)

7.3.13. У скільки разів повинно змінитися числове значення вектора магнітної індукції однорідного поля, щоб радіус кола, по якому рухається заряджена частинка у цьому полі, збільшився у чотири рази?

А) збільшитися у 4 рази; Б) збільшитися у 2 рази;

В) зменшитися у 4 рази; Г) зменшитися у 4 рази;

Д) зменшитися у 8 рази; Е) збільшитися у 8 рази.