Электричество — Задание 19 ОГЭ по физике №00039974

Что дано

Разрядная трубка: слева катод и анод со щелью, дальше пучок летит между двумя пластинами, на которые подано высокое напряжение. По рисунку верхняя пластина заряжена отрицательно, нижняя — положительно. На экране справа отмечены две точки: А — куда пучок попадает, летя прямо, и В — куда смещаются катодные лучи под действием поля.

Идея

Между пластинами создано электрическое поле. Оно действует на всякую заряженную частицу с силой

$$F=qE$$

Направление этой силы решает знак заряда:

• у положительной частицы сила направлена по полю — то есть от плюс-пластины к минус-пластине;
• у отрицательной — против поля, то есть к плюс-пластине.

Проще говоря: разноимённые заряды притягиваются, поэтому частицу тянет к пластине с противоположным знаком.

Проверяем на катодных лучах

Катодные лучи — это поток электронов, их заряд отрицательный. Значит их тянет к положительной пластине, а она на рисунке нижняя. Именно поэтому пучок отклоняется вниз и попадает в точку В — рисунок это и показывает. Наши рассуждения совпали с опытом, можно идти дальше.

Что будет с альфа-лучами

Альфа-лучи — это поток альфа-частиц, то есть ядер гелия $^{4}_{2}\text{He}$: два протона и два нейтрона. Заряд у них положительный и равен $+2e$.

Поле то же самое, а знак заряда противоположный — значит и сила направлена в другую сторону: альфа-частицы притянутся к отрицательной, верхней пластине. На экране пучок сместится вверх — в сторону, противоположную В, то есть выше точки А.

Насколько сильно отклонятся

Смещение зависит от того, какое ускорение частица успевает набрать: $a=\dfrac{qE}{m}$. Заряд альфа-частицы вдвое больше, чем у электрона, зато масса примерно в 7300 раз больше — знаменатель перевешивает с огромным запасом. Поэтому отклонение альфа-лучей окажется во много раз меньше, чем у катодных лучей.

Вывод

Альфа-лучи отклоняться будут — вверх, к отрицательно заряженной пластине, то есть в направлении, противоположном отклонению катодных лучей, и на заметно меньшую величину.