Обработка данных и анализ результатов. 1. Вычислите по формуле (11.4) удельные заряды изотопов уг-лерода, неона, урана и неизвестного химического элемента и запиши-те полученные значения в

1. Вычислите по формуле (11.4) удельные заряды изотопов уг-лерода, неона, урана и неизвестного химического элемента и запиши-те полученные значения в соответствующие таблицы.

2. Используя справочные материалы по физике и химии, опре-делите табличные значения удельных зарядов исследованных изото-пов и сравните их с полученными результатами в опыте.

3. Постройте график зависимости времени пролёта изотопов в камере масс-спектрометра от их скорости и сделайте выводы по ре-зультатам анализа этого графика.

4. Проведите оценку погрешностей проведённых измерений.

Примечание: атомная единица массы (а.е.м.) = 1,660 10 ²⁷ кг. Элементарный заряд е = 1,602 10 ¹⁹ Кл.

Контрольные вопросы

1. Как определяется направление действия силы Лоренца?

2. Почему сила Лоренца не совершает работы?

3 Как будет двигаться заряженная частица в магнитном поле, если угол между векторами B и v меньше /2?

4. Ионы двух изотопов с массами m и m ₂, имеющие одинако-вый заряд и прошедшие в электрическом поле одинаковую ускоряющую разность потенциалов, влетают в магнитное по-ле перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Най-дите отношение радиусов окружностей, по которым будут двигаться ионы в магнитном поле.

5. Определите, во сколько раз изменится радиус окружности, по которой заряженная частица движется в однородном магнит-ном поле, если её кинетическую энергию увеличить в n раз?

6. Определите удельный заряд иона, который в масс-спектро-метре совершает один оборот за 628 мкс в однородном маг-нитном поле с индукцией 50 мТл.

7. Пучок ионов, влетающих в вакуумную камеру масс-спектро-метра перпендикулярно силовым линиям однородного магнит-ного поля, расщепляется (рис. 11.2). Определите, какая траек-тория соответствует:

а) большему импульсу, если ионы имеют одинаковые заряды, но разные импульсы; б) большему заряду, если частицы имеют одинаковые импуль-сы, но разные заряды?

Рис. 11.2. Траектория движения ионов

8. Два электрона движутся в одном и том же однородном маг-нитном поле по орбитам с радиусами R ₁, R ₂ (R ₁ R ₂). Сравни-те их угловые скорости.

9. В однородном магнитном поле движутся по окружностям протон и -частица, имея равные кинетические энергии. Ка-кая из этих частиц будет иметь орбитальный магнитный мо-мент и период вращения больше и во сколько раз?

10. Заряженная частица влетела в однородное магнитное поле под углом /2 между векторами B и v. Определите, от-личны ли от нуля тангенциальная и нормальная составляю-щие ускорения частицы?

11. Заряженная частица летит прямолинейно и равномерно в од-нородном электромагнитном поле, представленном суперпо-зицией взаимно перпендикулярных электрических (напря-жённостью Е) и магнитных (индукцией В) полей. Найдите скорость движения частицы.

12. Заряженная частица вращается в однородном магнитном поле с индукцией В по окружности радиуса R. Параллельно маг-нитному полю возбуждается электрическое поле напряжённо-стью Е. Определите, сколько времени должно действовать электрическое поле, чтобы кинетическая энергия частицы возросла в два раза?