На рисунке показана схема устройства для предварительного отбора заряженных частиц для последующего детального исследования. Устройство представляет собой конденсатор, пластины которого изогнуты дугой радиусом
см. Предположим, что в промежуток между обкладками конденсатора из источника заряженных частиц (и. ч.) влетают ионы, как показано на рисунке. Напряженность электрического поля в конденсаторе по модулю равна 5 кВ/м. Скорость ионов равна 105 м/с. При каком значении отношения заряда к массе ионы пролетят сквозь конденсатор, не коснувшись его пластин? Считать, что расстояние между обкладками конденсатора мало, напряженность электрического поля в конденсаторе всюду одинакова по модулю, а вне конденсатора электрическое поле отсутствует. Влиянием силы тяжести пренебречь.
Центростремительное ускорение иона в конденсаторе задается силой
где напряженность электрического поля
, так что выполняется второй закон Ньютона
Тогда получаем:
(здесь q, m и υ — соответственно заряд, масса и скорость иона; U — напряжение на обкладках конденсатора, d — расстояние между пластинами).
Следовательно, выполняется соотношение:
Кл/кг.
Ответ: Кл/кг.

