Какова скорость, которую приобретает электрон, начиная с состояния покоя и двигаясь к положительному точечному заряду величиной 2 нКл, когда он проходит расстояние от 5 см до 3 см? Ответ необходимо выразить в Мм.

Физика 11 класс Электрическое поле и силы скорость электрона положительный точечный заряд состояние покоя расстояние 5 см расстояние 3 см физика 11 класс электрическое поле движение заряда расчет скорости электрона Новый

Для решения этой задачи мы будем использовать закон сохранения энергии. Электрон начинает с состояния покоя, и его начальная кинетическая энергия равна нулю. Когда он движется к положительному заряду, его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую.

Шаг 1: Найдем изменение потенциальной энергии.

Потенциальная энергия (U) точечного заряда рассчитывается по формуле:

U = k * (q1 * q2) / r

где:

• k - коэффициент пропорциональности (постоянная Кулона), равный 8.99 * 10^9 Н·м²/Кл²;
• q1 - заряд электрона, равный -1.6 * 10^-19 Кл;
• q2 - положительный заряд, равный 2 * 10^-9 Кл;
• r - расстояние от заряда до электрона.

Шаг 2: Рассчитаем потенциальную энергию в двух точках.

Сначала на расстоянии 5 см (0.05 м):

U1 = k * (q1 * q2) / r1 = 8.99 * 10^9 * (-1.6 * 10^-19) * (2 * 10^-9) / 0.05

Теперь на расстоянии 3 см (0.03 м):

U2 = k * (q1 * q2) / r2 = 8.99 * 10^9 * (-1.6 * 10^-19) * (2 * 10^-9) / 0.03

Шаг 3: Найдем изменение потенциальной энергии.

ΔU = U2 - U1

Шаг 4: Применим закон сохранения энергии.

Изменение потенциальной энергии равно изменению кинетической энергии:

ΔU = K.E. = (1/2) * m * v^2

где m - масса электрона (примерно 9.11 * 10^-31 кг), v - скорость электрона.

Шаг 5: Подставим значения и решим уравнение для v.

v = √(2 * ΔU / m)

Шаг 6: Переведем скорость в мегаметры в секунду (Мм/с).

1 Мм = 10^6 м, поэтому для перевода нужно будет поделить полученное значение скорости на 10^6.

Теперь, подставив все значения и проведя расчеты, вы сможете найти скорость электрона, когда он проходит от 5 см до 3 см. Не забудьте, что в результате вы получите значение в метрах в секунду, которое затем нужно перевести в мегаметры в секунду.