Задание 25 ЕГЭ по физике · 3F6C76
Отбор ионов по энергии
На рисунке показана схема устройства для предварительного отбора заряженных частиц из источника частиц (и.ч.) для последующего детального исследования. Устройство представляет собой конденсатор, пластины которого изогнуты дугой радиусом R. Предположим, что в промежутке между обкладками конденсатора, не касаясь их, пролетают молекулы интересующего нас вещества, потерявшие один электрон. Во сколько раз нужно изменить напряжение на обкладках конденсатора, чтобы сквозь него могли пролетать такие же ионы, но имеющие в 2 раза бóльшую кинетическую энергию? Считать, что расстояние между обкладками конденсатора мало, напряжённость электрического поля в конденсаторе всюду одинакова по модулю, а вне конденсатора электрическое поле отсутствует. Влиянием силы тяжести пренебречь.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Ион потерял один электрон, поэтому модуль его заряда равен e. Электрическая сила действует как центростремительная сила.
eE=mv2R
Выразим напряжённость поля через напряжение между пластинами. Здесь d — расстояние между обкладками конденсатора.
E=Ud
Кинетическая энергия иона равна K=mv22, поэтому mv2=2K. Подставляя это в условие движения, получаем:
eUd=2KR
При неизменных заряде и геометрии устройства напряжение прямо пропорционально кинетической энергии: U∼K. Если кинетическая энергия увеличивается в 2 раза, напряжение также должно увеличиться в 2 раза.
U2U1=K2K1=2
eE=mv2R
Выразим напряжённость поля через напряжение между пластинами. Здесь d — расстояние между обкладками конденсатора.
E=Ud
Кинетическая энергия иона равна K=mv22, поэтому mv2=2K. Подставляя это в условие движения, получаем:
eUd=2KR
При неизменных заряде и геометрии устройства напряжение прямо пропорционально кинетической энергии: U∼K. Если кинетическая энергия увеличивается в 2 раза, напряжение также должно увеличиться в 2 раза.
U2U1=K2K1=2
Пример ответа
Напряжение на обкладках конденсатора нужно увеличить в 2 раза.
Источник: Открытый банк ФИПИ 3F6C76
Похожие задания
25Электромагнитное излучение с длиной волны 3,3 ⋅ 10^( – 7) м используется для нагревания воды. Какую массу…Нагревание воды фотонами · 002D3A25Плоская монохроматическая световая волна с длиной волны 400 нм падает по нормали на дифракционную решётку.…Период дифракционной решётки · 01C99325Ион с зарядом q=3,2⋅10^(−19) Кл и массой m=1,5⋅10^(−25) кг проходит ускоряющую разность потенциалов U=2 кВ и…Радиус движения иона · 030E6825В электрической цепи, схема которой показана на рисунке, R1=R, R2=2R, r=0,5R. Когда ключ К разомкнут, на…Мощность в разветвлённой цепи · 05618D25Сила тока в идеальном колебательном контуре меняется со временем так, как показано на рисунке. Определите…Заряд конденсатора в контуре · 07189425На рисунке показана схема электрической цепи, состоящей из источника тока с ЭДС ℰ=12 В и внутренним…Теплота при разряде конденсатора · 0B939C
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.