ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Магнитное поле 15.14

[Александр Сакович]

15.14 (19.14). В первой экспериментальной установке отрицательно заряженная частица влетает в однородное электрическое поле так, что вектор υ₀ перпендикулярен напряжённости электрического поля E (см. рис. 1). Во второй экспериментальной установке вектор υ₀ той же частицы параллелен индукции магнитного поля B (см. рис. 2). Установите соответствие между экспериментальной установкой и траекторией движения частицы в ней.

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 отрицательный заряд, то сила F направлена в противоположную сторону вектора напряженности E электрического поля.
2) В магнитном поле на заряженную частицу действует сила Лоренца F. Если угол между направлением скорости υ частицы и вектором магнитной индукции B равен 0° или 180°, то sin α = 0 и сила F так же равна нулю.
3) Если равнодействующая сила направлена перпендикулярна начальной скорости частицы и направление силы не изменяется, то тело движется по параболе (аналогично движению тела, брошенного горизонтально, под действием силы тяжести).
4) Если равнодействующая сила равна нулю, то тело покоится или движется равномерно прямолинейно.

Анализ условия. 1) По условию в первой экспериментальной установке начальная скорость отрицательно заряженной частицы перпендикулярна вектору напряжённости электрического поля E.
2) По условию во второй экспериментальной установке отрицательно заряженная частица движется вдоль вектора индукции магнитной поля B.

Решение. Определим для каждой установки из первого столбца таблицы условия соответствующую ей траекторию из второго столбца таблицы.
А) Первая установка.
По условию начальная скорость отрицательно заряженной частицы перпендикулярна вектору напряжённости электрического поля E. На частицу будет действовать электростатическая сила F, направленная вдоль вектор напряженности E электрического поля и перпендикулярная начальной скорости υ₀ (см. теорию пункт 1). Так как сила F перпендикулярна начальной скорости частицы и направление силы не изменяется, то частица движется по параболе (см. теорию пункт 3).
Это соответствует траектории № 4.

Б) Вторая установка.
По условию отрицательно заряженная частица движется вдоль вектора индукции магнитной поля B. В этом случае угол между направлением скорости υ частицы и вектором магнитной индукции B равен 180°, сила F равна нулю (см. теорию пункт 2). Так как сила F равна нулю, то тело продолжит движение равномерно прямолинейно (см. теорию пункт 4).
Это соответствует траектории № 1.
Ответ: А4 Б1 или 41.