Zadanie: Matura CKE Czerwiec 2017 (Fizyka Rozszerzona)

Question

W pewnych eksperymentach fizycy mają do dyspozycji strumień cząstek o tym samym ładunku i tym samym kierunku prędkości, ale o różnych masach i wartościach prędkości. Z tego strumienia muszą wyodrębnić wiązkę cząstek o tej samej prędkości (niezależnie od ich masy). Ten warunek spełnia próżniowe urządzenie selekcjonujące, w którym stosuje się pola elektryczne i magnetyczne o kierunkach wzajemnie prostopadłych. Przez szczelinę selektora przechodzą tylko te cząstki, które poruszają się z odpowiednią prędkością, prostopadłą do linii obu pól. Siłę grawitacji w opisanej sytuacji można pominąć. Pytanie 1: Załóżmy, że źródłem pola elektrycznego w opisanym selektorze jest kondensator płaski. Na rysunku obok zaznaczono schematycznie linią przerywaną obszar pola magnetycznego w obrębie kondensatora. W tym kondensatorze porusza się dodatnio naładowana cząstka ruchem jednostajnym prostoliniowym z prędkością $\vec{v}$.

[img1]
Narysuj i oznacz:
wektory siły elektrycznej $\vec{F}_e$ i siły magnetycznej $\vec{F}_m$, które działają na cząstkę,wektor indukcji magnetycznej $\vec{B}$.
Zachowaj właściwą relację między wartościami wektorów sił. Do zaznaczenia kierunków i zwrotów wektorów możesz posłużyć się strzałkami lub symbolami $\otimes$ $\odot$ oznaczającymi wektor prostopadły do płaszczyzny rysunku ze zwrotem odpowiednio za lub przed rysunek.

[odp_graficzna1] Pytanie 2: Indukcja pola magnetycznego w selektorze ma wartość $0,8	ext{ T}$, a natężenie pola elektrycznego między okładkami kondensatora ma wartość $6	ext{ kV/m}$.

Oblicz wartość prędkości cząstek przechodzących przez selektor bez zmiany kierunku.

[odp_otwarta1] Pytanie 3: Uzupełnij zdania z polami wykropkowanymi – wpisz w drugim wierszu nazwę toru cząstki, wybraną spośród: okręgu / paraboli / prostej. Parabola jest krzywą o kształcie wykresu funkcji kwadratowej.

Gdyby w obrębie kondensatora wyłączono pole elektryczne, to torem cząstek byłby fragment [luka1]

Gdyby w obrębie kondensatora wyłączono pole magnetyczne, to torem cząstek byłby fragment [luka2] Pytanie 4: Wyłączono pole magnetyczne, a natężenie pola elektrycznego między okładkami kondensatora ma wartość $6	ext{ kV/m}$.

Wykaż, że dla cząstek $\alpha$ wpływ siły grawitacji na tor ruchu cząstki jest znikomy.

[dowod]

Instytut Maturalny · Accepted Answer

Sprawdź pełne rozwiązanie na stronie Instytutu Maturalnego. Odpowiedź 2: $7500 	ext{ m/s}$ Odpowiedź 3: okręgu, paraboli Odpowiedź 4: $\dfrac{F_g}{F_{el}} \ll 1$

Zobacz również podobne zadania

Chcesz zobaczyć więcej rozwiązań z przedmiotu Fizyka Rozszerzona?