Задание 25 ЕГЭ по физике · D5A62D
Движение иона в магнитном поле
Ион ускоряется в электрическом поле с разностью потенциалов U = 10 кВ и попадает в однородное магнитное поле перпендикулярно к вектору его индукции <?import namespace = m urn = "http://www.w3.org/1998/Math/MathML" implementation = "#MathPlayer" declareNamespace />B⃗ (см. рисунок). Радиус траектории движения иона в магнитном поле R = 0,2 м, модуль индукции магнитного поля равен 0,5 Тл. Определите отношение массы иона к его электрическому заряду mq . Кинетической энергией иона при его вылете из источника пренебрегите.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
При ускорении иона электрическим полем его электрическая энергия преобразуется в кинетическую. Начальной кинетической энергией пренебрегаем:
qU=mv22
В магнитном поле сила Лоренца играет роль центростремительной силы:
∣q∣vB=mv2R
Из уравнения движения в магнитном поле выразим скорость:
v=∣q∣BRm
Подставим выражение для скорости в закон сохранения энергии и выразим отношение массы к модулю заряда:
U=12m∣q∣BRm/∣q∣2,m∣q∣=B2R22U
Переведём разность потенциалов в СИ и подставим числовые значения:
m∣q∣=(0,5)2(0,2)22⋅10 000=5⋅10−7 кг/Кл
qU=mv22
В магнитном поле сила Лоренца играет роль центростремительной силы:
∣q∣vB=mv2R
Из уравнения движения в магнитном поле выразим скорость:
v=∣q∣BRm
Подставим выражение для скорости в закон сохранения энергии и выразим отношение массы к модулю заряда:
U=12m∣q∣BRm/∣q∣2,m∣q∣=B2R22U
Переведём разность потенциалов в СИ и подставим числовые значения:
m∣q∣=(0,5)2(0,2)22⋅10 000=5⋅10−7 кг/Кл
Пример ответа
Отношение массы иона к модулю его электрического заряда: m/|q| = 5· 10−7 кг/Кл.
Источник: Открытый банк ФИПИ D5A62D
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.