Отрицательно заряженный ион движется — Задание 15 ЕГЭ физика

Задание №15. Электродинамика. Установление Соответствия

Магнитное Поле

№2. Задание 15

ID: 00026049

Отрицательно заряженный ион движется по окружности в однородном магнитном поле. Как изменятся ускорение иона и частота его обращения, если уменьшить его кинетическую энергию?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Ускорение иона Частота обращения иона

Источник: ФИПИ

Решение

Отрицательно заряженный ион движется по окружности в однородном магнитном поле. Его кинетическую энергию уменьшают — посмотрим, что будет с ускорением иона и с частотой его обращения.

Кинетическая энергия $E_k=\dfrac{m\upsilon^2}{2}$ уменьшается при постоянной массе — значит скорость иона υ тоже уменьшается.

Ускорение иона в магнитном поле создаётся силой Лоренца: $a=\dfrac{F}{m}=\dfrac{q\upsilon B}{m}$ Заряд, масса и индукция поля постоянны, а скорость υ уменьшилась — значит ускорение a тоже уменьшилось.

Частота обращения иона в магнитном поле: $\nu=\dfrac{qB}{2\pi m}$ В этой формуле скорости вообще нет — частота зависит только от заряда, массы и индукции поля. Все они постоянны, значит частота обращения не меняется.

Итог: ускорение иона уменьшилось, частота обращения не изменилась — и всё сходится: более медленный ион слабее закручивается (меньше центростремительное ускорение), но успевает сделать оборот за то же самое время, потому что период обращения в магнитном поле от скорости не зависит.