ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Магнитное поле 15.13

[Александр Сакович]

15.13 (19.13). В первой экспериментальной установке вектор скорости υ₀ заряженной частицы параллелен напряжённости электрического поля E (см. рис. 1). Во второй экспериментальной установке заряженная частица влетает в однородное магнитное поле так, что вектор скорости υ₀ перпендикулярен индукции магнитного поля B (см. рис. 2).

Установите соответствие между экспериментальными установками и траекториями движения частиц в них.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Ответ: ____.

Источники:
1. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).

[Александр Сакович]

Теория. 1) В электрическом поле на заряженную частицу действует электростатическая сила F. Если частица имеет положительный заряд, то сила F направлена в том же направлении, что и вектор напряженности E электрического поля.
2) В магнитном поле на заряженную частицу действует сила Лоренца F, которая всегда перпендикулярна скорости частицы (перпендикулярной составляющей скорости на вектор B).
3) Если равнодействующая сила направлена вдоль скорости, то тело движется прямолинейно.
4) Если равнодействующая сила направлена всегда перпендикулярно скорости, то тело движется по окружности.

Анализ условия. 1) По условию в первой экспериментальной установке положительно заряженная частица движется параллельно вектору напряжённости электрического поля E.
2) По условию во второй экспериментальной установке отрицательно заряженная частица влетает в однородное магнитное поле так, что вектор скорости υ₀ перпендикулярен вектору индукции магнитного поля B.

Решение. Определим для каждой установки из первого столбца таблицы условия соответствующую ей траекторию из второго столбца таблицы.
А) Первая установка.
По условию положительно заряженная частица движется параллельно вектору напряжённости электрического поля E. На частицу будет действовать электростатическая сила F, направленная вдоль вектор напряженности E электрического поля и начальной скорости υ₀ (см. теорию пункт 1). Так как сила F направлена вдоль скорости υ, то частица движется прямолинейно (см. теорию пункт 3).
Это соответствует траектории № 1.

Б) Вторая установка.
По условию отрицательно заряженная частица влетает в однородное магнитное поле так, что вектор скорости υ₀ перпендикулярен вектору индукции магнитного поля B. На частицу будет действовать сила Лоренца F, перпендикулярная её скорости υ (см. теорию пункт 2). Так как сила F направлена всегда перпендикулярно скорости υ, то частица движется по окружности (см. теорию пункт 4).
Это соответствует траектории № 2.
Ответ: А1 Б2 или 12.