Question

100 баллов, Физика В некоторой точке находится неподвижный отрицательный заряд Q= –0,5 нКл. На расстоянии 2 см от него покоится электрон. Найдите скорость электрона, когда он будет находиться на расстоянии 10 см от неподвижного заряда (вследствие движения под действием электрического поля). Массу и заряд электрона найдите в таблице.

Answer 1

Решение во вложении.
Ответ: V=7.95*10^6 м/с.

Answer 2

m=9.11*10^-31 кг, е=-1.6*10^-19 Кл, к=9*10^9,

приращение кинетич. энергии эл-на равно работе сил поля: mv²/2= e*U=e*k*Q* (1/r1-1/r2), v= √[2ekQ* (1/r1-1/r2)/ m]=√[ 2*1.6*10^-19* 9*10^9* 0.5*10^-9* (1/0.02-1/0.10)/ 9.11*10^-31]= 7.95*10^6 м/с

Answer 3

Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии. Изначально электрон находится на расстоянии 2 см от неподвижного заряда, и у него есть только потенциальная энергия. Когда электрон переместится на расстояние 10 см, его потенциальная энергия изменится, и он приобретет кинетическую энергию.

Закон сохранения энергии: Потенциальная энергия начальная + Кинетическая энергия начальная = Потенциальная энергия конечная + Кинетическая энергия конечная

1. Найдем начальную потенциальную энергию электрона на расстоянии 2 см от заряда Q:

Потенциальная энергия начальная = k * |Q * q| / r, где: k - постоянная Кулона (k ≈ 8.99 * 10^9 Н * м^2 / Кл^2), Q - заряд неподвижного заряда (Q = -0,5 нКл), q - заряд электрона, r - начальное расстояние (2 см = 0,02 м).

Масса и заряд электрона можно найти в таблице: Масса электрона ≈ 9.109 * 10^-31 кг, Заряд электрона ≈ -1.602 * 10^-19 Кл.

2. Найдем потенциальную энергию электрона на расстоянии 10 см от заряда Q:

Потенциальная энергия конечная = k * |Q * q| / r', где: r' - конечное расстояние (10 см = 0,1 м).

3. Кинетическая энергия электрона на расстоянии 10 см от заряда Q:

Кинетическая энергия конечная = (1/2) * m * v^2, где: m - масса электрона, v - скорость электрона на расстоянии 10 см от заряда Q (искомое значение).

Теперь, выразим скорость электрона и решим уравнение:

Потенциальная энергия начальная + Кинетическая энергия начальная = Потенциальная энергия конечная + Кинетическая энергия конечная

k * |Q * q| / r + 0 = k * |Q * q| / r' + (1/2) * m * v^2

Подставим известные значения:

8.99 * 10^9 * |-0.5 нКл * (-1.602 * 10^-19 Кл)| / 0.02 м + 0 = 8.99 * 10^9 * |-0.5 нКл * (-1.602 * 10^-19 Кл)| / 0.1 м + (1/2) * 9.109 * 10^-31 кг * v^2

Решим уравнение и найдем скорость электрона:

v^2 = (8.99 * 10^9 * |-0.5 нКл * (-1.602 * 10^-19 Кл)| / 0.02 м - 8.99 * 10^9 * |-0.5 нКл * (-1.602 * 10^-19 Кл)| / 0.1 м) * 2 / 9.109 * 10^-31 кг

v^2 ≈ 3.595 * 10^10 м^2 / с^2

v ≈ √(3.595 * 10^10 м^2 / с^2) ≈ 5.994 * 10^5 м/с

Таким образом, скорость электрона, когда он будет находиться на расстоянии 10 см от неподвижного заряда, составит около 599,400 м/с.