[рис.] В однородном магнитном поле с индукцией $\vecB$ направленной вертикально вниз, = мерно вращается в горизонтальной плоскости против часовой стрелки положительно заряженный шарик массой m, подвешенный на нити длиной l (конический маятник). Угол отклонения нити от вертикали равен α, скорость движения шарика равна $v$ Найдите заряд шарика.
💡 Пошаговый разбор и решение:
[рис.] На чертеже указаны силы, действующие на шарик. По правилу левой руки для положительного заряда определяем, что сила Лоренца направлена к центру окружности.
По второму закону Ньютона $\vecN + \vecF_л + m \vecg=m \veca$
в проекциях на оси:
$$$\begin{cases} N \sin альфа + F_л=ma \\[6pt] N \cos альфа - mg=0. \end{cases}$$$
Центростремительное ускорение при движении по окружности $a= \frac{v ^2}{R}$ сила Лоренца равна $F_л=Bq v \sin альфа$ где $\sin альфа =1$
Поскольку $R=l \sin альфа$ то при объединении формул находим выражение заряда: $q= $\frac{m}{B}$ ( $\frac{v}{l \sin альфа}$ - $\frac{g}{v}$ \text{tg} альфа )$
Ответ: $q= $\frac{m}{B}$ ( $\frac{v}{l \sin альфа}$ - $\frac{g}{v}$ \text{tg} альфа )$
По второму закону Ньютона $\vecN + \vecF_л + m \vecg=m \veca$
в проекциях на оси:
$$$\begin{cases} N \sin альфа + F_л=ma \\[6pt] N \cos альфа - mg=0. \end{cases}$$$
Центростремительное ускорение при движении по окружности $a= \frac{v ^2}{R}$ сила Лоренца равна $F_л=Bq v \sin альфа$ где $\sin альфа =1$
Поскольку $R=l \sin альфа$ то при объединении формул находим выражение заряда: $q= $\frac{m}{B}$ ( $\frac{v}{l \sin альфа}$ - $\frac{g}{v}$ \text{tg} альфа )$
Ответ: $q= $\frac{m}{B}$ ( $\frac{v}{l \sin альфа}$ - $\frac{g}{v}$ \text{tg} альфа )$
Правильный ответ:
$q= дробь: числитель: m, знаменатель: B конец дроби левая круглая скобка дробь: числитель: v , знаменатель: l синус альфа конец дроби минус дробь: числитель: g, знаменатель: v конец дроби тангенс альфа правая круглая скобка$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 103343 • Задание №5
Автомобиль массой 2 т проезжает верхнюю точку выпуклого моста, двигаясь с постоянной по модулю скоростью 36 км...
ID 109039 • Задание №28
[рис.] Груз массой m и объемом V = 10-3 м3, подвешенный на тонкой нити, целиком погружен в воду и не касаетс...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценки выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:
1) верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении — II закон Ньютона, формулы для силы Лоренца и центростремительного ускорения);
2) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному ответу, и представлен ответ.
| 3
Представленное решение содержит п. 1 полного решения, но и имеет один из следующих недостатков.
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка.
ИЛИ
Необходимые математические преобразования и вычисления логически верны, не содержат ошибок, но не закончены.
ИЛИ
Не представлены преобразования, приводящие к ответу, но записан правильный числовой ответ или ответ в общем виде.
ИЛИ
Решение содержит ошибку в необходимых математических преобразованиях и не доведено до числового ответа. | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Критерии оценки выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы:
1) верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении — II закон Ньютона, формулы для силы Лоренца и центростремительного ускорения);
2) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному ответу, и представлен ответ.
| 3
Представленное решение содержит п. 1 полного решения, но и имеет один из следующих недостатков.
В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущена ошибка.
ИЛИ
Необходимые математические преобразования и вычисления логически верны, не содержат ошибок, но не закончены.
ИЛИ
Не представлены преобразования, приводящие к ответу, но записан правильный числовой ответ или ответ в общем виде.
ИЛИ
Решение содержит ошибку в необходимых математических преобразованиях и не доведено до числового ответа. | 2
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.
Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа.
ИЛИ
В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи.
ИЛИ
В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
🔗 Другие задания линии №25 по предмету Физика:
ID 108349
[рис.] Горизонтальный проводник длиной 1 м движется равноускоренно в вертикальном однородном ма...
ID 108350
В однородном магнитном поле, индукция которого $1,67 умножить на 10 в степени левая круглая ско...
ID 108351
Ядро изотопа водорода $_1 в квадрате H$ — дейтерия — движется в однородном магнитном поле с ...
ID 108352
Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией $4 умножить на 10 в степени левая круг...
ID 108354
Ион ускоряется в электрическом поле с разностью потенциалов $U = 10$ кВ и попадает в однородное...