Какое количество «избыточных» электронов имеет отрицательно заряженная частица с массой m = 10-29 кг, если она, начиная с состояния покоя, достигла скорости v = 1.6×10^7 м/с, пройдя разность потенциалов U = 1 кВ?

Физика 11 класс Электрическое поле и работа электрических сил избыточные электроны отрицательно заряженная частица масса частицы скорость частицы разность потенциалов физика 11 класс Новый

Чтобы определить количество «избыточных» электронов, которые имеет отрицательно заряженная частица, сначала нужно выяснить, сколько энергии она получила при прохождении через разность потенциалов.

Энергия, полученная частицей, можно вычислить по формуле:

E = q * U

где:

• E - энергия, полученная частицей (в джоулях);
• q - заряд частицы (в кулонах);
• U - разность потенциалов (в вольтах).

В нашем случае разность потенциалов U = 1 кВ = 1000 В. Теперь нам нужно определить заряд частицы q. Если частица имеет n «избыточных» электронов, то ее заряд можно выразить как:

q = n * e

где e - заряд электрона, который равен примерно 1.6×10^-19 Кл.

Таким образом, энергия E может быть записана как:

E = n e U

Теперь подставим значения:

Сначала преобразуем разность потенциалов:

• U = 1000 В;
• e = 1.6×10^-19 Кл.

Теперь подставим это в формулу для энергии:

E = n (1.6×10^-19) 1000

Теперь нужно найти кинетическую энергию частицы, когда она достигла скорости v = 1.6×10^7 м/с. Кинетическая энергия вычисляется по формуле:

K.E. = (1/2) m v^2

где:

• K.E. - кинетическая энергия;
• m - масса частицы (10^-29 кг);
• v - скорость частицы (1.6×10^7 м/с).

Теперь подставим значения в формулу для кинетической энергии:

K.E. = (1/2) (10^-29) (1.6×10^7)^2

Сначала вычислим (1.6×10^7)^2:

(1.6×10^7)^2 = 2.56×10^14

Теперь подставим это значение в формулу для кинетической энергии:

K.E. = (1/2) (10^-29) (2.56×10^14)

Теперь вычислим K.E.:

K.E. = (0.5) (10^-29) (2.56×10^14) = 1.28×10^-15 Дж

Теперь у нас есть кинетическая энергия и мы можем приравнять ее к энергии, полученной при прохождении через разность потенциалов:

n (1.6×10^-19) 1000 = 1.28×10^-15

Теперь выразим n:

n = 1.28×10^-15 / (1.6×10^-19 * 1000)

Теперь вычислим n:

n = 1.28×10^-15 / (1.6×10^-16) = 8

Таким образом, отрицательно заряженная частица имеет 8 «избыточных» электронов.