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#122870

Частица массой        − 10
m =8 ⋅10  кг с отрицательным зарядом         −8
|q|= 2⋅10  Кл влетает с начальной скоростью V = 20  м/с в область пространства 1 шириной d= 20  см, в которой создано однородное магнитное поле с индукцией B = 2  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 = 20  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 2

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-- = |q|vB,
  R

R = mV-.  (1)
    |q|B

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=  |q|Bd-.
       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 a=  |q|E--
    m  . Тогда частица, двигайсь в области 2, сместиться от x1  на

x2 = V2sin(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

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

Посчитаем

sinα = |q|Bd-= 2⋅10−8⋅2⋅0,2= 1 ⇒ α = 30∘,
      mV      8⋅10−10⋅20   2

      √3-
cosα= -2-.

                 2                           2
L =2R (1 − cosα)+ V-sin(2α)-= 2mV-(1− cosα) + mV-sin(2α-).
                    a       |q|B              |q|E

Подставляя численные значения, получим

                    √ -       −10   2 √3
      8⋅10−-10⋅20-(   --3)  8-⋅10---⋅20-⋅-2-
L= 2⋅ 2 ⋅10−8⋅2   1−  2  +    2⋅10−8⋅20    =0,8 м.
Ответ:

     mV--          mV-2sin(2α)
L = 2|q|B(1− cosα)+    |q|E    = 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!