【問題】
図のように,磁束密度 \(B\)(>0) の一様な磁界に直角に速度 \(v_{0}\)(>0) で電子(質量 \(m\) ,電荷 −\(e\) , \(e\)>0 )が運動している。このとき電子は磁界からローレンツ力を受ける。その力の向きは電子の進行方向に直角で【 (1) 】の方向であり,その大きさは \(F\)=【 (2) 】である。電子はこの力を向心力として半径 \(r\) の円運動をすることから, \(r\)=【 (3) 】となる。また,電子が回転する角周波数は \(ω\)=【 (4) 】である。ここに角周波数が \(ω\) と等しい振動電界を外部から印加することにより,電子を効率よく加速したり減速したりすることができる。電子が加速された場合には,電子の速度 \(v_{0}\) が増大することから,円運動の半径は増大する。このとき,電子の円運動の角周波数 \(ω\) の大きさは【 (5) 】。この現象はサイクロトロン共鳴と呼ばれ,高密度プラズマの生成や,固体の有効質量の測定などに応用されている。
(解答群)
\begin{eqnarray} &(イ)& \frac {eB}{m} &(ロ)& 増大する &(ハ)& \frac {mv_{0}^{2}}{eB} \\[ 5pt ] &(ニ)& 減少する &(ホ)& \frac {mv_{0}}{eB} &(ヘ)& \frac {eB}{v_{0}} \\[ 5pt ] &(ト)& \frac {m}{eB} &(チ)& ev_{0}^{2}B &(リ)& 紙面表から裏へ \\[ 5pt ] &(ヌ)& 紙面裏から表へ &(ル)& \frac {ev_{0}B}{m} &(ヲ)& 変わらない \\[ 5pt ] &(ワ)& ev_{0}B &(カ)& 磁界 \ B \ と逆向き &(ヨ)& \frac {eB}{2\pi m} \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
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【解説】
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