Тема . №25 Электродинамика (Расчетная задача высокого уровня сложности)

.20 Задания СтатГрада

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела №25 электродинамика (расчетная задача высокого уровня сложности)
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#122819

Частица массой        − 10
m = 4⋅10  кг с положительным зарядом      −8
q = 10  Кл влетает с начальной скоростью V =10  м/с в область пространства 1 шириной d= 20  см, в которой создано однородное магнитное поле с индукцией B = 1  Тл. Начальная скорость частицы направлена перпендикулярно границе области 1 После вылета из области 1 частица попадает в непосредственно граничащую с ней протяжённую область 2, в которой создано однородное электростатическое поле напряжённостью E = 5  В/м. Направления линий магнитного и электрического полей в областях 1 и 2 показаны на рисунке. На каком расстоянии от точки     M  попадания в область 1 частица вылетит из неё, двигаясь в противоположном направлении, пройдя области обоих полей?

PIC

Источники: Статград 20.12.2021 Физика 1

Показать ответ и решение

PIC

Рассмотрим частицу зарядом q  , попадающую в магнитное поле с индукцией B  . На нее будет действовать сила Лоренца. Запишем второй закон Ньютона

   2
mV--= qvB,
 R

R = mV-. (1)
    qB

При попадании в область частица 1 будет двигаться по дуге окружности с центром в O1  (см. рисунок), причем сила Лоренца будет действовать вправо (по правилу левой руки). Поскольку касательная к дуге окружности перпенидкулярна радиусу окружности, то угол, под которым частицы вылетает из области 1, равен

sinα = qBd.
      mV

А тогда

x1 = R(1− cosα).

Движение в области 2 можно рассматривать, как бросок под углом α  , но только не в гравитационном поле, а в кулоновском. То есть, частицы будет двигаться по параболе с ускорением     qE
a = m--  . Тогда частица, двигайсь в области 2, сместиться от x1  на

      2
x2 = V-sin(2α).
        a

Причем частица влетит в область 1 под тем же углом. Следовательно, частица в области 1 пролетит то же самое расстояние по горизонтали, что и при первом попадании в эту область - x1  .
Следовательно, полное смещение от точки M  до Q  равно

                         V2sin(2α)
L =2x1 +x2 =2R (1 − cosα)+----a---.

Посчитаем

              −8
sinα= qBd-= 10--⋅1-⋅0,2 = 1⇒  α= 30∘,
       mV   4 ⋅10−10⋅10   2

      √3-
cosα= -2-.

                  2                         2
L = 2R (1 − cosα)+ V-sin(2α)-= 2mV-(1− cosα)+ mV-sin(2α).
                    a       qB               qE

Подставляя численные значения, получим

                (   √ -)      −10   2 √3-
      4⋅10−-10⋅10-    --3   4-⋅10---⋅10-⋅-2-
L= 2⋅  10−8⋅1    1−  2  +      10− 8⋅5     =0,8 м.
Ответ:

     mV-          mV-2sin(2α)
L = 2qB (1− cosα)+     qE     = 0,8 м.

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!