ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Магнитное поле. Контрольная К1.5

[Александр Сакович]

К1.5 (12). В первой экспериментальной установке положительно заряженная частица влетает в однородное электрическое поле так, что вектор скорости υ₀ перпендикулярен вектору напряжённости поля E (см. рис. 1). Во второй экспериментальной установке вектор скорости υ₀ такой же частицы перпендикулярен 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 столбца второго 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 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 направлена всегда перпендикулярно скорости, то тело движется по окружности.

Анализ условия. 1) По условию в первой экспериментальной установке начальная скорость положительно заряженной частицы перпендикулярна вектору напряжённости электрического поля E.
2) По условию во второй экспериментальной установке положительно 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 начальная скорость положительно 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 положительно 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: А4 Б2 или 42.