Вопрос школьника
Электрон переместился в ускоряющем электрическом поле из точки с потенциалом 200 В в точку с потенциалом 300 В. Найти кинетическую энергию электрона, изменение его потенциальной энергии и приобретенную скорость. Начальную скорость электрона считать равной нулю
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо воспользоваться законом сохранения энергии. При движении электрона в электрическом поле его потенциальная энергия изменяется, а кинетическая энергия возрастает. Однако, сумма этих энергий остается постоянной.
Изначально электрон находился в точке с потенциалом 200 В. При перемещении в точку с потенциалом 300 В, он приобрел потенциальную энергию, равную разности потенциалов:
ΔU = U2 — U1 = 300 В — 200 В = 100 В
Таким образом, потенциальная энергия электрона увеличилась на 100 В.
Для определения кинетической энергии электрона воспользуемся формулой:
K = (mv^2)/2
где m — масса электрона, v — его скорость.
Начальная скорость электрона равна нулю, поэтому его кинетическая энергия в начальный момент времени также равна нулю.
При перемещении в точку с потенциалом 300 В, электрон приобрел кинетическую энергию, равную изменению его потенциальной энергии:
K = ΔU = 100 В
Таким образом, кинетическая энергия электрона равна 100 эВ.
Для определения скорости электрона воспользуемся формулой:
v = √(2K/m)
где m — масса электрона.
Подставляя известные значения, получаем:
v = √(2 * 100 эВ / 9,11 * 10^-31 кг) ≈ 6,0 * 10^6 м/с
Таким образом, электрон приобрел скорость около 6 миллионов метров в секунду.
