Global EE

Магнитное Поле — Задание 14 ЕГЭ по физике №00017223

Задание №14. Электродинамика. Выбор Утверждений

Магнитное Поле

№2. Задание 14

ID: 00017223

Плоский конденсатор, пластины которого расположены вертикально, подключён к источнику постоянного напряжения. Пластины находятся в вертикальном однородном магнитном поле. В пространство между пластинами влетает заряженная частица, вектор начальной скорости которой лежит в плоскости пластин. Действием силы тяжести можно пренебречь. Выберите все верные утверждения.

  1. Если вектор начальной скорости частицы направлен вертикально, то на частицу в течение всего времени нахождения между пластинами конденсатора будет действовать сила Лоренца.
  2. Частица будет двигаться между пластинами конденсатора по дуге окружности.
  3. На частицу в течение всего времени нахождения между пластинами конденсатора будет действовать постоянная по модулю и по направлению электрическая сила.
  4. На частицу в течение всего времени нахождения между пластинами конденсатора будет действовать постоянная по модулю и по направлению сила Лоренца.
  5. Если вектор скорости частицы в некоторый момент направлен горизонтально, то в этот момент равнодействующая сил, приложенных к частице, также будет направлена горизонтально.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Разберёмся с геометрией. Пластины вертикальные, значит электрическое поле между ними горизонтально (поперёк пластин). Магнитное поле вертикальное, то есть лежит в плоскости пластин. Электрическая сила $q\vec E$ горизонтальна и постоянна; сила Лоренца $q\vec\upsilon\times\vec B$ зависит от скорости.

Пункт 1

Если частица влетает вертикально (вдоль $\vec B$), в первый миг сила Лоренца равна нулю. Но горизонтальное электрическое поле тут же придаёт ей горизонтальную составляющую скорости, поперёк $\vec B$, и сила Лоренца появляется и действует всё время движения. Верно.

Пункт 2

По дуге окружности частица шла бы только в одном магнитном поле (когда скорость постоянна по модулю). Здесь ещё работает электрическая сила, которая разгоняет частицу и меняет её скорость, — траектория не окружность. Неверно.

Пункт 3

Поле между пластинами однородное, источник постоянный, заряд частицы не меняется, значит электрическая сила $q\vec E$ постоянна и по модулю, и по направлению (горизонтально). Верно.

Пункт 4

Сила Лоренца зависит от скорости, а скорость всё время меняется и по модулю, и по направлению. Значит сила Лоренца не может быть постоянной. Неверно.

Пункт 5

Пусть в какой-то момент скорость горизонтальна. Магнитное поле вертикально, поэтому $\vec\upsilon\times\vec B$ снова горизонтальна (произведение горизонтального и вертикального векторов лежит в горизонтали). Электрическая сила тоже горизонтальна. Сумма двух горизонтальных сил — горизонтальна. Верно.

Ответ

135

Видеоразбор

Другие задания по теме «Магнитное Поле» (8)