Задание 21 ЕГЭ по физике · 3E0ECA
Движение заряженной частицы
Частица, имеющая заряд q=5⋅ 10 −9 Кл, влетает в электрическое поле конденсатора параллельно его пластинам в точке, находящейся посередине между пластинами (см. рисунок). Минимальная скорость, с которой частица должна влететь в конденсатор, чтобы затем вылететь из него, υ=250 м/с. Длина пластин конденсатора l=5 см; расстояние между пластинами d=1 см; напряжённость электрического поля конденсатора E=5000 В/м. Чему равна масса частицы? Поле внутри конденсатора считать однородным, силой тяжести пренебречь. Считать, что конденсатор находится в вакууме.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
На частицу действует электрическая сила F=qE. Она сообщает частице ускорение, направленное перпендикулярно пластинам:
a=Fm=qEm
Вдоль пластин частица движется равномерно со скоростью v, поэтому время пролёта между входом и выходом из конденсатора равно:
t=lv
Частица влетает посередине между пластинами. При минимальной скорости она достигает одной из пластин точно у края конденсатора, поэтому её поперечное перемещение равно d/2:
d2=at22
Подставим a=qE/m и t=l/v:
d2=12⋅qEm⋅l2v2
Выразим массу частицы и переведём величины в единицы СИ: l=0,05 м, d=0,01 м.
m=qEl2dv2=5⋅10−9⋅5000⋅(0,05)20,01⋅2502=1⋅10−10 кг
a=Fm=qEm
Вдоль пластин частица движется равномерно со скоростью v, поэтому время пролёта между входом и выходом из конденсатора равно:
t=lv
Частица влетает посередине между пластинами. При минимальной скорости она достигает одной из пластин точно у края конденсатора, поэтому её поперечное перемещение равно d/2:
d2=at22
Подставим a=qE/m и t=l/v:
d2=12⋅qEm⋅l2v2
Выразим массу частицы и переведём величины в единицы СИ: l=0,05 м, d=0,01 м.
m=qEl2dv2=5⋅10−9⋅5000⋅(0,05)20,01⋅2502=1⋅10−10 кг
Пример ответа
1 · 10−10 кг
Источник: Открытый банк ФИПИ 3E0ECA
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.