РУҚА
25

Решение: Радиус орбиты частицы

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Магнитное поле и индукция
ВысокаяФИПИ4B8601Развёрнутое решение≈ 10 минутРазбор в 5 шагов
Условие

В постоянном магнитном поле заряженная частица движется по окружности. Когда индукцию магнитного поля стали медленно увеличивать, обнаружилось, что скорость частицы изменяется так, что кинетическая энергия частицы оказывается пропорциональной частоте её обращения. Найдите радиус орбиты частицы в поле с индукцией $B$, если в поле с индукцией $B_0$ он равен $R_0$.

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

Для движения заряженной частицы по окружности радиус орбиты определяется выражением:

$$r = \frac{mv}{|q|B}$$
2

Частота обращения частицы в однородном магнитном поле равна:

$$f = \frac{|q|B}{2\pi m}$$
3

По условию кинетическая энергия пропорциональна частоте обращения. Так как $E_k = \frac{mv^2}{2}$, а $f \sim B$, имеем:

$$v^2 \sim B$$
4

Для начального состояния и состояния с индукцией $B$ отношение скоростей равно:

$$\frac{v}{v_0} = \sqrt{\frac{B}{B_0}}$$

Разделив формулу для радиуса в новом состоянии на формулу для радиуса в начальном состоянии, получаем:

$$\frac{r}{R_0} = \frac{v}{v_0}\frac{B_0}{B} = \sqrt{\frac{B}{B_0}}\frac{B_0}{B} = \sqrt{\frac{B_0}{B}}$$
Ответ

r = R_0\sqrt{\dfrac{B_0}{B}}

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

Где здесь ошибаются

Считать скорость частицы постоянной при изменении индукции магнитного поля.

Использовать пропорциональность кинетической энергии индукции поля напрямую, не учитывая, что $E_k \sim f$ и $f \sim B$.

Получить зависимость радиуса $r \sim 1/B$ и не учесть изменение скорости частицы.

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

Как решать задание 25 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.