25

Решение: Движение протона в магнитном поле

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Магнитное поле и индукция
ПовышеннаяФИПИC5686DРазвёрнутое решение≈ 6 минутРазбор в 4 шага
Условие

Протон ускоряется постоянным электрическим полем конденсатора, напряжение на обкладках которого 2160 В. Затем он влетает в однородное магнитное поле и движется по дуге окружности радиуса 20 см в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции. Каков модуль вектора индукции магнитного поля? Начальной скоростью протона в электрическом поле 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

4 шага
1

При прохождении протоном разности потенциалов напряжением $U$ работа электрического поля переходит в кинетическую энергию частицы. Начальной скоростью можно пренебречь.

$$eU = \dfrac{mv^2}{2}$$
2

В магнитном поле сила Лоренца перпендикулярна скорости и является центростремительной силой.

$$evB = \dfrac{mv^2}{r}$$
3

Из второго уравнения выразим индукцию магнитного поля и подставим скорость, найденную из первого уравнения.

$$B = \dfrac{mv}{er} = \dfrac{1}{r}\sqrt{\dfrac{2mU}{e}}$$

Подставим значения $m = 1{,}67 \cdot 10^{-27}\ \text{кг}$, $e = 1{,}60 \cdot 10^{-19}\ \text{Кл}$, $U = 2160\ \text{В}$ и $r = 0{,}20\ \text{м}$.

$$B = \dfrac{1}{0{,}20}\sqrt{\dfrac{2 \cdot 1{,}67 \cdot 10^{-27} \cdot 2160}{1{,}60 \cdot 10^{-19}}} \approx 3{,}35 \cdot 10^{-2}\ \text{Тл}$$
Ответ

Модуль индукции магнитного поля равен $B \approx 3{,}4 \cdot 10^{-2}\ \text{Тл}$.

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

Где здесь ошибаются

Не учитывать, что заряд протона по модулю равен элементарному заряду.

Использовать силу Лоренца без учёта того, что скорость перпендикулярна линиям магнитной индукции.

Оставить радиус в сантиметрах вместо перевода в метры.

Потерять множитель $2$ при переходе от работы электрического поля к кинетической энергии.

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 4 шага: 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.