Задание 25 ЕГЭ по физике №00017020

Идея

Здесь направления заданы по сторонам света, рисунок лишь иллюстрирует. Разберёмся, куда тянут электрон магнитное и электрическое поля, и поймём, при каком $E$ победит «восточное» направление. Скорость самых быстрых электронов, как всегда, — из фотоэффекта.

Шаг 1. Скорость электронов

$v=\sqrt{\dfrac{2(h\nu-A_{вых})}{m}}$. $h\nu=6{,}63\cdot10^{-34}\cdot6{,}2\cdot10^{14}\approx4{,}11\cdot10^{-19}$ Дж $\approx2{,}57$ эВ; $E_к\approx0{,}18$ эВ $=2{,}87\cdot10^{-20}$ Дж; $v\approx2{,}51\cdot10^{5}$ м/с.

Шаг 2. Куда тянут поля

Электрон (заряд отрицательный) летит на север, магнитное поле смотрит вверх. Сила Лоренца $F_B=evB$; по правилу для отрицательного заряда она направлена на запад. Электрическое поле смотрит на запад, но на отрицательный электрон сила $F_E=eE$ действует против поля — на восток.

Итак, по оси «запад–восток» силы противоборствуют: $F_E$ на восток, $F_B$ на запад. Чтобы электрон ушёл на восток, нужна перевеса электрической силы:

$eE \gt evB \;\Rightarrow\; E \gt vB.$

Шаг 3. Граница

$E_0=vB=2{,}51\cdot10^{5}\cdot10^{-3}\approx2{,}5\cdot10^{2}$ В/м.

Электроны отклоняются на восток при $E \gt 251$ В/м.