Ejercicio B2 · Física PAU Andalucía Ordinaria Suplente 2024

Tema: Campo electromagnético · Del examen Ordinaria Suplente (2024)

Enunciado

B2. a) En una región del espacio en la que existe un campo magnético uniforme entran perpendicularmente al campo un electrón y un protón con igual velocidad. i) Deduzca y represente gráficamente la trayectoria de cada una de las partículas. ii) ¿Cómo varían sus respectivas energías cinéticas a lo largo de su trayectoria?

a.i)

a.ii)

b) Un protón, después de ser acelerado mediante una diferencia de potencial de 105 V10^5\text{ V}, entra en una región del espacio donde existe un campo magnético de 0,15 T0{,}15\text{ T} perpendicular a su velocidad. i) Calcule la velocidad del protón tras ser acelerado. ii) Realice un esquema indicando la trayectoria y calcule el valor de su radio.

mp=1,7⋅10−27 kgm_p = 1{,}7\cdot 10^{-27}\text{ kg}; e=1,6⋅10−19 Ce = 1{,}6\cdot 10^{-19}\text{ C}

b.i)

b.ii)

Enunciado: Ejercicio B2 · Física PAU Andalucía Ordinaria Suplente 2024

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a.i) Deduzca y represente gráficamente la trayectoria de cada una de las partículas.

Solución: Ambas describen órbitas circulares de sentidos de giro opuestos; el radio del protón es mucho mayor que el del electrón (Rp≈1836ReR_p \approx 1836 R_e).

a.ii) ¿Cómo varían sus respectivas energías cinéticas a lo largo de su trayectoria?

Solución: Sus energías cinéticas permanecen constantes.

b.i) Calcule la velocidad del protón tras ser acelerado.

Solución: 4,34⋅106 m/s4{,}34\cdot 10^6\text{ m/s} / 4,34⋅103 km/s4{,}34\cdot 10^3\text{ km/s}

b.ii) Realice un esquema indicando la trayectoria y calcule el valor de su radio.

Solución: 0,302 m0{,}302\text{ m} / 30,2 cm30{,}2\text{ cm}

Esquemas gráficos de las trayectorias (apartados a.i y b.ii)

Solución: Diagramas que muestren: en a.i) dos circunferencias de curvaturas opuestas con Rp≫ReR_p \gg R_e; en b.ii) la trayectoria circular del protón en el plano perpendicular al campo magnético con radio R=0,302 mR = 0{,}302\text{ m}.

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