С каким ускорением движется двухзарядный ион гелия в однородном магнитном поле с индукцией 20 мТл? Скорость иона 200 км/с, векторы скорости и магнитной индукции образуют угол 60°.

Дано:

• индукция магнитного поля: $B=20\text{мТл}=0,02\text{Тл}$

• скорость иона: $v=200\text{км/с}=2\cdot 10^5\text{м/с}$

• угол между скоростью и магнитным полем: $\alpha =60^{\circ }$

• ион гелия двухзарядный, поэтому его заряд:

На заряженную частицу в магнитном поле действует сила Лоренца:

Эта сила является причиной движения по окружности (перпендикулярно скорости), поэтому:

Отсюда ускорение:

Масса иона гелия:

Подставляем значения:

Так как:

получаем:

Числитель:

Тогда:

Ответ:

Ион движется с таким ускорением из-за действия силы Лоренца, которая направлена перпендикулярно скорости и изменяет направление движения частицы, заставляя ее двигаться по винтовой линии вокруг линий магнитного поля.