РУҚА
23

Решение: Заряд частицы в магнитном поле

ЕГЭ · Физика · Задание 23 · Магнитное поле и индукция
ПовышеннаяФИПИ4A6DFFРазвёрнутое решение≈ 7 минутРазбор в 5 шагов
Условие

Заряженная частица с массой $m = 1{,}6 \cdot 10^{-25}\ \text{кг}$ и зарядом $q$ движется по окружности радиусом $R = 0{,}4\ \text{м}$ перпендикулярно линиям магнитной индукции однородного магнитного поля с индукцией $B = 0{,}5\ \text{Тл}$. Кинетическая энергия частицы $W = 8 \cdot 10^{-14}\ \text{Дж}$. Найдите заряд данной частицы, считая его положительным. Релятивистскими эффектами пренебречь.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

Так как скорость частицы перпендикулярна линиям магнитной индукции, сила Лоренца играет роль центростремительной силы.

$$qvB = \dfrac{mv^2}{R}$$
2

Из уравнения движения выразим заряд через скорость частицы.

$$q = \dfrac{mv}{BR}$$
3

Скорость найдём из выражения для кинетической энергии.

$$W = \dfrac{mv^2}{2},\quad v = \sqrt{\dfrac{2W}{m}}$$
4

Подставим выражение для скорости в формулу заряда.

$$q = \dfrac{m}{BR}\sqrt{\dfrac{2W}{m}} = \dfrac{\sqrt{2mW}}{BR}$$

Выполним вычисления.

$$q = \dfrac{\sqrt{2 \cdot 1{,}6 \cdot 10^{-25} \cdot 8 \cdot 10^{-14}}}{0{,}5 \cdot 0{,}4} = \dfrac{1{,}6 \cdot 10^{-19}}{0{,}2} = 8 \cdot 10^{-19}\ \text{Кл}$$
Ответ

$q = 8 \cdot 10^{-19}\ \text{Кл}$

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Используют силу Лоренца без учёта того, что скорость перпендикулярна магнитному полю.

Ошибаются при исключении скорости из уравнений для силы и кинетической энергии.

Забывают разделить на произведение $BR$.

Закрепить приёмВ теме «Магнитное поле и индукция» ещё 202 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 23 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Магнитное поле и индукция»: в ней 203 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.