Какая скорость протона будет через 1 мкс после того, как он войдет в электрическое поле с напряженностью Е = 120 В/см

Тема урока: Движение заряда в электрическом поле

Описание:
Для решения данной задачи, нам понадобятся такие физические законы, как закон движения заряда в электрическом поле и работа электрического поля.

По закону движения заряда в электрическом поле, на заряд будет действовать сила, равная произведению величины заряда на напряженность электрического поля: F = qE.

Сила, действующая на заряд, изменяет его скорость по закону движения под действием постоянной силы: F = ma, где m - масса заряда, а - ускорение заряда, равное отношению силы к массе.

Для нахождения скорости протона через 1 мкс после входа в электрическое поле, можно воспользоваться уравнением движения: v = v0 + at, где v0 - начальная скорость, a - ускорение, t - время.

После нахождения скорости протона, можно перейти к расчету работы, совершаемой полем. Работа определяется как произведение силы, приложенной к телу, на путь перемещения этого тела: W = Fs.

Доп. материал:
Мы имеем начальную горизонтальную скорость протона v0 = 0,6 Мм/с, напряженность электрического поля E = 120 В/см, время t = 1 мкс = 0,000001 с.

Определим ускорение протона, используя формулу: a = F/m = qE/m, где q - заряд протона (1,6х10^(-19) Кл), m - масса протона (1,67х10^(-27) кг).

Найдем ускорение: a = (1,6х10^(-19) Кл)*(120 В/см) / (1,67х10^(-27) кг) ≈ 1,929х10^7 м/с^2.

Подставим найденное ускорение и время в уравнение движения: v = v0 + at, где v0 = 0,6 Мм/с, a = 1,929х10^7 м/с^2 и t = 0,000001 с.

Рассчитаем скорость протона через 1 мкс: v = (0,6 Мм/с) + (1,929х10^7 м/с^2)*(0,000001 с) ≈ 0,600019 Мм/с.

Чтобы найти работу силы поля, воспользуемся уравнением: W = Fs, где F = qE - сила, s - путь.

Рассчитаем силу поля: F = (1,6х10^(-19) Кл)*(120 В/см) ≈ 1,92х10^(-17) Н.

Для вычисления пути перемещения заряда, можно воспользоваться формулой: s = v0*t + (1/2)*a*t^2, где v0 = 0,6 Мм/с, a = 1,929х10^7 м/с^2 и t = 0,000001 с.

Рассчитаем путь перемещения: s = (0,6 Мм/с)*(0,000001 с) + (1/2)*(1,929х10^7 м/с^2) * (0,000001 с)^2 ≈ 0,0000000006 Мм.

Теперь, найдем работу поля: W = (1,92х10^(-17) Н)*(0,0000000006 Мм) ≈ 1,152х10^(-23) Дж.

Совет:
Для лучшего понимания этой темы вам следует изучить основные физические законы, связанные с движением заряда в электрическом поле, а также научиться применять эти законы в практических задачах. Также важно помнить об изменении единиц измерения значений, чтобы правильно выразить ответы.

Задача для проверки:
Какую скорость получит электрон, если он войдет в электрическое поле с напряженностью E = 200 В/см, направленное вертикально вниз, если электрон летит горизонтально со скоростью v = 1 Мм/с? Какую работу совершает поле при таком изменении скорости? (Найдите скорость через 2 мкс и работу поля при перемещении находящемся в электрическом поле электроне).