Задача на движение заряженных частиц в электрическом поле. Эта задача может быть полезна и интересна всем, кто сдаёт экзамен по физике.
На рисунке показана схема устройства для предварительного отбора заряженных частиц для последующего детального исследования. Устройство представляет собой конденсатор, пластины которого изогнуты дугой радиусом R = 50 см. Предположим, что в промежуток между обкладками конденсатора из источника заряженных частиц (н.ч.) влетают ионы, как показано на рисунке. напряжённость электрического поля в конденсаторе по модулю равна 5 кВ/м. Скорость ионов равна 105 м/с. При каком значении отношения заряда к массе ионы пролетят сквозь конденсатор, не коснувшись его пластин? Считать, что расстояние между обкладками конденсатора мало, напряжённость электрического поля всюду одинакова по модулю, а вне конденсатора электрическое поле отсутствует. Влиянием силы тяжести пренебречь.
Не новая. честно говоря, задача. Эта задача была разобрана в одном из демонстрационных вариантов ФИПИ несколько лет назад. Но тем не менее….
Раз поток ионов попадает в электрическое поле. то на заряженные частицы действует сила Кулона.
И так как ионы движутся по окружности, сила Кулона сообщает им центростремительное ускорение. Тогда второй закон Ньютона для заряженных ионов запишется:
Приравнивая модули правых частей формул, имеем:
Отсюда находим искомое отношение заряда к массе иона.
Остаётся подставить численные значения физических величин, предварительно переведя их в систему СИ и посчитать итоговый результат.
Важно! Основная ошибка, допущенная учащимися состояла в следующем: Раз ионы двигались по дугам окружностей, то вместо силы Кулоны использовалась сила Лоренца. Чего делать было категорически нельзя!
Поделиться с друзьями
Разве на заряды действует сила Кулона , разве не электрическая сила?
А разве сила Кулона и электрическая сила — это не одно и то же?