Задачи › Движение в электрическом поле

Длина пластин конденсатора

  1. Длина пластин конденсатора

    ЕГЭ 2019, 11 кл.
    4/10

    Пылинка, имеющая массу \(m = 10^{-10}\) кг и заряд \(q = 5\cdot10^{-11}\) Кл, влетает в электрическое поле конденсатора параллельно его пластинам в точке, находящейся посередине между пластинами (см. рисунок). Минимальная скорость, с которой пылинка должна влететь в конденсатор, чтобы затем вылететь из него, \(v = 250\) м/с. Расстояние между пластинами конденсатора \(d = 1\) см; напряжённость электрического поля конденсатора \(E = 500\) кВ/м. Чему равна длина \(l\) пластин конденсатора? Поле внутри конденсатора считать однородным, силой тяжести пренебречь. Считать, что конденсатор находится в вакууме.

    Рисунок

    Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) м.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Движение по горизонтали равномерное, по вертикали — равноускоренное с ускорением \(a = qE/m\).

    Ответ

    \(l = 0{,}05\) м (5 см).

    Решение

    1. На заряженную частицу в однородном поле конденсатора действует сила \(\vec F = q\vec E\).

    2. В системе отсчёта \(Oxy\), связанной с Землёй, ось \(Ox\) направлена по начальной скорости частицы. Под действием поля частица получает постоянное ускорение \(a = qE/m\) вдоль оси \(Oy\), поэтому движение вдоль \(Oy\) равноускоренное.

    Рисунок

    3. Законы движения: \(x = vt\), \(y = \dfrac{at^2}{2}\). Траектория минимальной скорости проходит через точку \(B\) с координатами \((l,\ d/2)\): \(l = vt\), \(d/2 = at^2/2\). Отсюда \(d = at^2\), \(t = \sqrt{md/(qE)}\) и \[l = v\sqrt{\frac{md}{qE}} = \sqrt{\frac{mdv^2}{Eq}} = 0,05\ \text{м}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи