Магнетизм — Задание 25 ЕГЭ по физике №00019460
Магнетизм
№2. Задание 25
ID: 00019460
Ион ускоряется в электрическом поле с разностью потенциалов $U$ и попадает в однородное магнитное поле перпендикулярно к вектору его индукции $\vec{B}$ (см. рисунок). Радиус траектории движения иона в магнитном поле $R = 0{,}2$ м, индукция магнитного поля $B = 0{,}5$ Тл, отношение электрического заряда иона к его массе $\frac{q}{m} = 5\cdot 10^6$ Кл/кг. Определите численное значение $U$. Кинетической энергией иона при его вылете из источника можно пренебречь.

Источник: ФИПИ
Решение
Идея
Та же физика, что и в классической задаче про масс-спектрометр: ион сначала разгоняется напряжением, потом движется по окружности в магнитном поле. Только теперь известно отношение $q/m$, а найти нужно напряжение $U$.
Шаг 1. Разгон
$qU = \frac{mv^2}{2}$ — работа электрического поля переходит в кинетическую энергию.
Шаг 2. Окружность в магнитном поле
$qvB = \frac{mv^2}{R}\ \Rightarrow\ v = \frac{qBR}{m}$.
Шаг 3. Исключаем скорость и выражаем $U$
$qU = \frac{q^2 B^2 R^2}{2m}\ \Rightarrow\ U = \frac{q}{m}\cdot\frac{B^2 R^2}{2}$.
Шаг 4. Считаем
$U = 5\cdot 10^6\cdot\frac{0{,}5^2\cdot 0{,}2^2}{2} = 5\cdot 10^6\cdot\frac{0{,}01}{2} = 5\cdot 10^6\cdot 0{,}005 = 2{,}5\cdot 10^4$ В $= 25$ кВ.
Ответ
$U = 25$ кВ
Другие задания по теме «Магнетизм» (8)
- Задание 25 №00043190 — Маленькое положительно заряженное тело массой m, прикреплённое к невесомой…
- Задание 25 №00043189 — Из никелиновой проволоки с удельным сопротивлением ро равно 42 умножить на 10 в…
- Задание 25 №00043188 — Из нихромовой проволоки с удельным сопротивлением ро равно 110 умножить на 10 в…
- Задание 25 №00026619 — Из медной проволоки с удельным сопротивлением ро равно 1,7 умножить на 10 в…
- Задание 25 №00026614 — На проводящих рельсах, проложенных по наклонной плоскости, в однородном…
- Задание 25 №00026612 — В электрической цепи, показанной на рисунке, ключ К длительное время замкнут, ℰ…
- Задание 25 №00026606 — На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит жёсткая рамка массой m…
- Задание 25 №00026592 — Протон, прошедший ускоряющую разность потенциалов D j = 191 В, влетает в…