Exercici 2 · Física Selectividad Cataluña Juny Serie 5 2026

Exercici 2. Camps electromagnètics [2,5 punts en total]

La figura mostra l'esquema d'un espectròmetre de masses. Hi tenim un ió de clor ($\text{Cl}^+$) que surt de la font d'ions cap al selector de velocitats. En el selector de velocitats hi ha un camp elèctric generat per les plaques carregades i un camp magnètic extern $\vec{B}_1$, en sentit cap enfora del paper.

2.1.

Volem que els ions surtin del selector de velocitats a una velocitat de $4,00 \times 10^4\text{ m s}^{-1}$. Dibuixeu el diagrama de les forces que actuen sobre l'ió $\text{Cl}^+$ dins el selector de velocitats.

Si el voltatge aplicat a les plaques, que estan separades a una distància de $20,0\text{ mm}$, és de $500\text{ V}$, quin valor ha de tenir el mòdul del camp magnètic $B_1$ perquè els ions surtin a la velocitat desitjada? [1,25 punts]

2.2.

Posteriorment, els ions entren per una escletxa en una zona on només hi ha un camp magnètic $B_2$, de mòdul $0,30\text{ T}$, en sentit enfora del paper. A quina distància $d$ de l'escletxa impactarà l'ió $\text{Cl}^+$? Calculeu també quin serà l'increment de l'energia cinètica de l'ió des que surt del selector de velocitats fins que impacta a la placa. [1,25 punts]

DADES:

$|e|$: $1,602 \times 10^{-19}\text{ C}$

Massa de l'ió de clor $\text{Cl}^+$: $5,81 \times 10^{-26}\text{ kg}$