Магнитное Поле — Задание 14 ЕГЭ по физике №00017223
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.
- Если вектор начальной скорости частицы направлен вертикально, то на частицу в течение всего времени нахождения между пластинами конденсатора будет действовать сила Лоренца.
- Частица будет двигаться между пластинами конденсатора по дуге окружности.
- На частицу в течение всего времени нахождения между пластинами конденсатора будет действовать постоянная по модулю и по направлению электрическая сила.
- На частицу в течение всего времени нахождения между пластинами конденсатора будет действовать постоянная по модулю и по направлению сила Лоренца.
- 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
Видеоразбор
Другие задания по теме «Магнитное Поле» (8)
- Задание 14 №00028675 — Проводник АБ подвешен на тонких проволочках и подключён к источнику постоянного…
- Задание 14 №00028674 — Проводник АБ подвешен на тонких проводящих проволочках и подключён к источнику…
- Задание 14 №00028664 — Катушка № 1 включена в электрическую цепь, состоящую из источника постоянного…
- Задание 14 №00028663 — Алюминиевый проводник АБ подвешен на тонких медных проволочках к деревянной…
- Задание 14 №00028660 — Алюминиевый проводник АБ подвешен на тонких медных проволочках к деревянной…
- Задание 14 №00026798 — Проводник АБ подвешен на тонких проволочках и подключён к источнику постоянного…
- Задание 14 №00018020 — Алюминиевый проводник АБ подвешен на тонких медных проволочках и подключён к…
- Задание 14 №00017712 — Электрическая цепь состоит из алюминиевого проводника AB, подвешенного на…