На якій відстані швидкість електрона збільшиться до 150 км/с, якщо воно починає рухатися в однорідному полі

Суть вопроса: Рух зарядженої частинки в електричному полі

Пояснення:
Щоб вирішити цю задачу, спочатку знайдемо силу F, що діє на електрон в полі. Закон взаємодії між електричним полем і зарядженою частинкою описується формулою F = qE, де F - сила (Н), q - заряд частинки (Кл), E - напруженість електричного поля (В/м). Відомо, що заряд електрона дорівнює -1,6 • 10^-19 Кл, а напруженість поля E = 2 В/м. Підставляючи ці значення в формулу, отримаємо F = (-1,6 • 10^-19 Кл) • (2 В/м) = -3,2 • 10^-19 Н.

Далі використовуємо другий закон Ньютона F = ma, де m - маса частинки (кг), a - її прискорення (м/с^2). Знаючи силу F та масу м частинки, ми можемо знайти прискорення:
F = ma,
-3,2 • 10^-19 Н = (9,1 • 10^-31 кг) • a.

Розглядаючи останню формулу, ми знаходимо a = -3,2 • 10^-19 Н / (9,1 • 10^-31 кг), a = -3,51 • 10^11 м/с^2.

Отримавши значення прискорення, ми можемо використовувати формулу для рівномірного прискореного руху, яка має вигляд: v^2 = v0^2 + 2aΔx. Ця формула дозволяє знайти змінну швидкість (v), коли відомі значення початкової швидкості (v0), прискорення (a) та переміщення (Δx). В даній задачі eлектрон починає рухатися з нескінченно-великої відстані, тому початкова швидкість v0 = 0. Перше значення швидкості досягне 150 км/с, що в метричній системі становить 150 000 м/с. Підставляючи відповідні значення, отримаємо:
(150 000 м/с)^2 = 0 + 2 • (-3,51 • 10^11 м/с^2) • Δx.

За формулою можна знайти значення переміщення Δx:
Δx = (150 000 м/с)^2 / (2 • (-3,51 • 10^11 м/с^2)).

Обчислюючи вираз, ми отримаємо: Δx ≈ 64,1 м.

Отже, швидкість електрона збільшиться до 150 км/с при переміщенні приблизно 64,1 м.

Приклад використання:
Знайдіть відстань, на якій швидкість електрона збільшиться до 150 км/с, якщо воно рухається в однорідному полі напруженістю 2 В/м? Маса електрона становить 9,1 • 10^-31 кг, а абсолютна величина його заряду - 1,6 • 10^-19 Кл.

Порада:
Ретельно перевірте одиниці величин та дотримуйтеся правильної алгебричної маніпуляції. Переконайтеся, що використовуєте вірні формули для руху заряджених частинок в електричних полях та рівномірного прискореного руху.