Вопросы к допуску

1. Чему равна сила, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле? Как определяется направление этой силы?

2. По какой траектории будет двигаться заряд, если он влетел в магнитное поле: а) параллельно магнитным силовым линиям, б) перпендикулярно магнитным силовым линиям, в) под произвольным углом к магнитным силовым линиям?

3. Какие величины нужно определить в данной лабораторной работе? По каким формулам они рассчитываются?

4. Для чего применяется масс-спектрометр?

Содержание работы и методика ее выполнения Упражнение 1 Определение отношения заряда частицы к ее массе (q/m)

0. 1. Включите компьютер и запустите программу “Открытая физика”. Выберите тему “Движение заряда в магнитном поле”. Нажмите вверху внутреннего окна кнопку с изображением страницы. Прочитайте краткие теоретические сведения. Необходимое запишите в свой конспект.

1. 2. Установите произвольные параметры v_x, B, (v_z=0). Нажмите “Старт”. Из формулы R=mv_x/qB отношение заряда частицы к ее массе q/m = v/BR. Рассчитайте его для условий вашего опыта.

2. 3. Измените значения скорости v_x и индукции магнитного поля 3-5 раз. Что произойдет, если направление магнитного поля изменить на противоположное? Повторите опыт и рассчитайте отношение q/m. Заполните табл.1.

Табл.1

Номер опыта	Индукция магнитного поля В, Тл	Скорость vx., м/c	R, м	q/m, Кл/кг

5. Определите среднее значение q/m по условиям вашего опыта. Сравните полученный результат со значениями q/m для электрона, протона и других известных вам частиц.

6. Сделайте вывод, движение какой частицы наблюдается в данной серии опытов.

Упражнение 2 Определение шага спирали траектории движения заряженной частицы в магнитном поле

1. Определить период вращения частицы по формуле Т=2m/qB. Значение m/q взять из предыдущего опыта.

2. Установить произвольное значение v_z, нажать “Старт”. Определить шаг спирали по формуле: h= v_zT.

3. Опыт повторить при различных значениях v_x, v_z и В, не менее 7 раз. Результаты занести в табл.2

4. Сделайте вывод, как зависит шаг спирали h от скоростей v_z и v_x, и от величины индукции магнитного поля.

Таблица 2

Номер опыта	В	vx	vz	Т	h

Упражнение 3 Изучение принципа работы масс-спектрометра

1. В программе “Открытая физика” выберите тему “Масс-спектрометр”. Нажмите вверху внутреннего окна кнопку с изображением страницы. Прочитайте краткие теоретические сведения. Сделайте краткий конспект.

2. Пронаблюдайте за движением в масс-спектрометре известных пар изотопов водорода, гелия и др.

3. Рассчитайте теоретически отношение q/m для данных ионов и экспериментально по данным опыта (см. упражнение 1). Принять 1 а.е.м.=1,6710^-27 кг,е = 1,610^-19 Кл. Результаты занести в табл.3.

4. Определите отношение заряда частицы к ее массе для неизвестной пары изотопов. Определите это вещество.

Табл.3

Вещество	Масса иона, кг	Заряд иона, Кл	(q/m)теор.	v	R	(q/m)экспер.