Электростатика — Задание 21 ЕГЭ по физике №00002987
Электростатика
№2. Задание 21
ID: 00002987
На рисунке показана схема устройства для предварительного отбора заряженных частиц, вылетающих из источника частиц (и. ч.), для последующего детального исследования. Устройство представляет собой конденсатор, пластины которого изогнуты дугой радиусом R. При первоначальном напряжении U в промежутке между обкладками конденсатора, не касаясь их, пролетают молекулы интересующего исследователей вещества, потерявшие один электрон.
Во сколько раз нужно изменить скорость частиц, чтобы сквозь него могли пролетать такие же, но дважды ионизированные молекулы (потерявшие два электрона), при том же напряжении на обкладках конденсатора? Считать, что расстояние между пластинами мало, напряжённость электрического поля в конденсаторе всюду одинакова по модулю, а вне конденсатора электрическое поле отсутствует. Влиянием силы тяжести пренебречь.
Источник: ФИПИ
Решение
В сектора-конденсаторе ион движется по дуге радиусом $R$. Центростремительное ускорение $a = \dfrac{v^2}{R}$ обеспечивается силой со стороны электрического поля $F = qE$. По второму закону Ньютона:
$$qE = \dfrac{mv^2}{R} \quad \Longrightarrow \quad R = \dfrac{mv^2}{qE}$$
Радиус траектории $R$, напряжение $U$ и расстояние между обкладками задаются геометрией прибора и условием задачи и не меняются. Поле $E = U/d$ тоже постоянно. Поэтому при фиксированном $R$ должно сохраняться отношение $\dfrac{mv^2}{q}$.
Масса молекулы практически не меняется (потерян ещё один электрон). Заряд $q$ увеличивается в $2$ раза, значит и $v^2$ должно увеличиться в $2$ раза, а сама скорость — в $\sqrt{2}$ раза.
Ответ
Видеоразбор
Другие задания по теме «Электростатика» (8)
- Задание 21 №00043145 — Плоский воздушный конденсатор подключили к источнику постоянного напряжения и…
- Задание 21 №00043134 — Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещён над…
- Задание 21 №00026308 — В классе при электрическом освещении лампами накаливания показали опыт:…
- Задание 21 №00026307 — Воспользовавшись оборудованием, представленным на рис. 1, учитель собрал модель…
- Задание 21 №00026303 — Между двумя металлическими близко расположенными пластинами, укреплёнными на…
- Задание 21 №00026301 — На столе установили два незаряженных электрометра и соединили их металлическим…
- Задание 21 №00026300 — Две параллельные металлические пластины, расположенные горизонтально,…
- Задание 21 №00026297 — Воспользовавшись оборудованием, представленным на рис. 1, учитель собрал модель…