Zadanie 7: Ruch cząstki naładowanej w polach fizycznych

Arkusz
CKE Czerwiec 2022 · Czerwiec · 2022
Punkty
7 pkt
Dział
Pole elektryczne · Ruch naładowanej cząstki w polu elektrycznym
Trudność
Poziom trudności: średnie
Zadanie dotyczy analizy ruchu cząstki naładowanej w centralnym polu elektrycznym oraz w jednorodnym polu magnetycznym.

Treść zadania

Cząsteczka o dodatnim ładunku elektrycznym może poruszać się po torze kołowym w centralnym polu elektrycznym ładunku punktowego lub w jednorodnym polu magnetycznym. Zadanie 7.1. (0–2) Na rysunku 1. przedstawiono kołowy tor ruchu dodatnio naładowanej cząsteczki w centralnym polu elektrycznym ładunku punktowego, a na rysunku 2. przedstawiono kołowy tor ruchu dodatnio naładowanej cząsteczki w jednorodnym polu magnetycznym. Na obu rysunkach oznaczono wektor v prędkości cząsteczki oraz oznaczono wybrane punkty na torze okręgu i środek każdego okręgu. Na rysunku 1. narysuj wektor E natężenia pola elektrycznego w punkcie X, a na rysunku 2. narysuj wektor B indukcji magnetycznej w punkcie Y. Uwaga: Gdy wektor leży w płaszczyźnie rysunku, narysuj go w postaci strzałki (o umownej długości), a gdy wektor jest prostopadły do płaszczyzny rysunku, narysuj go za pomocą jednego z symboli: kropka w kółku – oznaczającego zwrot przed płaszczyznę rysunku (w stronę do patrzącego) LUB krzyżyk w kółku – oznaczającego zwrot za płaszczyznę rysunku. Zadanie 7.2. (0–2) Dokończ zdania. W każdym zdaniu zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych. 1. Gdy naładowana cząsteczka porusza się po okręgu o promieniu r w centralnym polu elektrostatycznym ładunku punktowego, to wartość v jej prędkości jest wprost proporcjonalna do A. 1/r, B. 1/sqrt(r), C. r, D. r^2. 2. Gdy naładowana cząsteczka porusza się po okręgu o promieniu r w jednorodnym polu magnetycznym, to wartość v jej prędkości jest wprost proporcjonalna do E. 1/r, F. 1/sqrt(r), G. r, H. r^2. Zadanie 7.3. (0–3) Cząsteczka o ładunku dodatnim q i masie m porusza się po okręgu w jednorodnym polu magnetycznym, którego wartość indukcji magnetycznej wynosi B. Wyprowadź wzór pozwalający wyznaczyć okres T obiegu tej cząsteczki po okręgu w zależności od: q, m oraz B.

Odpowiedź i wynik końcowy

7.2.1: B (1/sqrt(r)); 7.2.2: G (r). 7.3: T=2πmqBT = \frac{2\pi m}{qB}

Wideo-rozwiązanie krok po kroku

Obejrzyj publiczne rozwiązanie wideo na YouTube