РУҚА
25

Решение: Движение электрона в магнитном поле

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Магнитное поле и индукция
ПовышеннаяФИПИc09713Развёрнутое решение≈ 8 минутРазбор в 5 шагов
Условие

Электрон проходит ускоряющую разность потенциалов $U = 1280\ \text{В}$. Затем он влетает в однородное магнитное поле и движется по дуге окружности радиусом $R = 60\ \text{см}$ в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции. Чему равен модуль вектора индукции магнитного поля? Считать, что начальная скорость электрона равна нулю.

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

При прохождении ускоряющей разности потенциалов электрическое поле сообщает электрону кинетическую энергию. Так как начальная скорость равна нулю, работа поля равна конечной кинетической энергии:

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

В магнитном поле электрон движется по окружности. Сила Лоренца играет роль центростремительной силы:

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

Из уравнения движения по окружности выразим магнитную индукцию:

$$B = \dfrac{mv}{eR}$$
4

Из закона сохранения энергии выразим скорость и подставим её в формулу для магнитной индукции:

$$v = \sqrt{\dfrac{2eU}{m}},\qquad B = \dfrac{1}{R}\sqrt{\dfrac{2mU}{e}}$$

Переведём радиус в СИ и подставим массу электрона и элементарный заряд:

$$R = 0{,}60\ \text{м},\qquad B = \dfrac{1}{0{,}60}\sqrt{\dfrac{2 \cdot 9{,}1\cdot10^{-31} \cdot 1280}{1{,}6\cdot10^{-19}}} \approx 2{,}0\cdot10^{-4}\ \text{Тл}$$
Ответ

B \approx 2{,}0\cdot10^{-4}\ \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 переводят радиус из сантиметров в метры.

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

Путают заряд электрона с его массой или используют модуль заряда без его численного значения.

Не учитывают, что начальная скорость электрона равна нулю.

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.