Разбор 17 задания ЕГЭ 2020 по физике из демонстрационного варианта. Проверяемые элементы содержания: электродинамика (изменение физических величин в процессах).
Альфа-частица движется по окружности в однородном магнитном поле. Как изменятся ускорение альфа-частицы и частота ее обращения, если уменьшить ее кинетическую энергию?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
| Ускорение α-частицы | Частота обращения α-частицы |
Разбор 17 задания ЕГЭ 2020 по физике
На частицу действует сила Лоренца
FЛ = qυB
Движение по окружности — это движение с центростремительным ускорением. По второму закону Ньютона
a = FЛ/m = qυB/m
По условию — кинетическая энергия уменьшается. При уменьшении кинетической энергии уменьшается и скорость частицы. Если скорость частицы уменьшится, то ускорение частицы тоже уменьшится.
Линейная скорость нашей частицы:
υ = ωR
где
ω — угловая скорость
R — радиус окружности
Угловая скорость находится по формуле:
ω = 2πν
где
ν — частота обращения
следовательно
υ = 2πνR
откуда
ν = υ/2πR
Итак, что происходит со скоростью мы знаем (скорость уменьшится), но что происходит с радиусом R?
Найдем связь между скоростью и радиусом. Для этого воспользуемся центростремительным ускорением.
aц = υ2/R
в нашем случае
a = qυB/m
получаем равенство
υ2/R = qυB/m
откуда
υ = qBR/m
получаем выражение для частоты
ν = qB/2πm
как видим в формуле для частоты — нет скорости, значит она не зависит от υ и следовательно — не меняется.
Ответ:
2 3