Электростатика — Задание 25 ЕГЭ по физике №00017133
Электростатика
№2. Задание 25
ID: 00017133
На рисунке показана схема устройства для предварительного отбора заряженных частиц. Устройство представляет собой конденсатор, пластины которого изогнуты дугой радиуса $R = 50$ см. В промежуток между обкладками из источника заряженных частиц влетают ионы с зарядом $-e$, как показано на рисунке. Напряжённость электрического поля в конденсаторе по модулю равна $50$ кВ/м. Скорость ионов $2\cdot10^{5}$ м/с. При какой массе иона он пролетит сквозь конденсатор, не коснувшись его пластин? Считать, что расстояние между обкладками мало, напряжённость поля всюду одинакова по модулю, а вне конденсатора поле отсутствует. Влиянием силы тяжести пренебречь. Система находится в вакууме.

Источник: Сборник Гиголо
Решение
Идея
Пластины изогнуты дугой, и поле всё время направлено к центру дуги. Чтобы ион прошёл строго по средней линии, не задев обкладки, электрическая сила должна играть роль центростремительной — точно «удерживать» ион на окружности радиуса $R$. Значит, приравниваем силу поля к нужной центростремительной силе.
Шаг 1. Условие движения по дуге
Для движения по окружности радиуса $R$ нужна центростремительная сила $\dfrac{mv^2}{R}$, и её обеспечивает поле: $eE=\dfrac{mv^2}{R}$.
Шаг 2. Выражаем массу
$m=\dfrac{eER}{v^2}=\dfrac{1,6\cdot10^{-19}\cdot5\cdot10^{4}\cdot0,5}{(2\cdot10^{5})^2}=\dfrac{4\cdot10^{-15}}{4\cdot10^{10}}=10^{-25}$ кг.
Ответ
m = 1·10⁻²⁵ кг
Другие задания по теме «Электростатика» (8)
- Задание 25 №00026615 — Маленький шарик массой m равно 1 г с зарядом q больше 0, подвешенный к потолку…
- Задание 25 №00026608 — Частица, имеющая заряд q равно 5 умножить на 10 в степени минус 9 Кл, влетает в…
- Задание 25 №00026601 — На столе закреплён длинный тонкий непроводящий стержень, наклонённый под углом…
- Задание 25 №00026599 — Маленький шарик массой m с зарядом q равно 5 нКл, подвешенный к потолку на…
- Задание 25 №00026598 — Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью C индекс 1 = 2 С, C индекс 2 =…
- Задание 25 №00026597 — На рисунке показана схема устройства для предварительного отбора заряженных…
- Задание 25 №00026596 — Между горизонтальными обкладками плоского конденсатора висит заряженная…
- Задание 25 №00026586 — На рисунке показана схема устройства для предварительного отбора заряженных…