Задание 25 ЕГЭ по физике · 41974A
Отбор ионов в конденсаторе
На рисунке показана схема устройства для предварительного отбора заряженных частиц для последующего детального исследования. Устройство представляет собой конденсатор, пластины которого изогнуты дугой радиусом R <?import namespace = m urn = "http://www.w3.org/1998/Math/MathML" implementation = "#MathPlayer" declareNamespace /> ≈ 50 см. Предположим, что в промежуток между обкладками конденсатора из источника заряженных частиц (и.ч.) влетают ионы, как показано на рисунке. Напряжённость электрического поля в конденсаторе по модулю равна 5 кВ/м. Скорость ионов равна 105 м/с. При каком значении отношения заряда к массе ионы пролетят сквозь конденсатор, не коснувшись его пластин? 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
Чтобы ион двигался по дуге радиуса R, электрическая сила должна быть направлена к центру кривизны и сообщать иону центростремительное ускорение.
Fэл=Fцс
Модуль электрической силы равен ∣q∣E, а центростремительной силы — mv2/R. Поэтому
∣q∣E=mv2R
Выразим отношение модуля заряда к массе и подставим значения в единицах СИ: R=50 см=0,50 м, E=5 кВ/м=5⋅103 В/м.
∣q∣m=v2ER=10525⋅103⋅0,50=4⋅106 Кл/кг
Fэл=Fцс
Модуль электрической силы равен ∣q∣E, а центростремительной силы — mv2/R. Поэтому
∣q∣E=mv2R
Выразим отношение модуля заряда к массе и подставим значения в единицах СИ: R=50 см=0,50 м, E=5 кВ/м=5⋅103 В/м.
∣q∣m=v2ER=10525⋅103⋅0,50=4⋅106 Кл/кг
Пример ответа
|q|/m=4·106 Кл/кг
Источник: Открытый банк ФИПИ 41974A
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.