Номер 1, страница 312 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Основы электродинамики. Глава 11. Электромагнитное поле. Напряжённость электростатического поля. Параграф 56. Движение заряженной частицы в однородном электростатическом поле. Задания и упражнения - номер 1, страница 312.

Условие.

1. На рис. 241 изображён вектор силы $\vec{F}$, действующей на протон $\text{p}$ в однородном электростатическом поле. Укажите направление: а) вектора напряжённости поля; б) вектора ускорения протона. Можно ли определить траекторию движения протона, если модули ускорения и силы, действующей на протон, известны?

Рис. 241

Решение.

а) Сила $\vec{F}$, действующая на заряд $\text{q}$ в электростатическом поле с напряжённостью $\vec{E}$, определяется формулой $\vec{F} = q\vec{E}$. Протон является частицей с положительным зарядом ($q > 0$). Следовательно, вектор силы $\vec{F}$ и вектор напряжённости $\vec{E}$ сонаправлены (имеют одинаковое направление). Так как на рисунке 241 вектор силы $\vec{F}$ направлен вправо, то и вектор напряжённости $\vec{E}$ также направлен вправо.
Ответ: Вектор напряжённости поля $\vec{E}$ направлен вправо, в том же направлении, что и вектор силы $\vec{F}$.

б) Согласно второму закону Ньютона, сила $\vec{F}$, действующая на тело, равна произведению массы тела $\text{m}$ на сообщаемое этой силой ускорение $\vec{a}$: $\vec{F} = m\vec{a}$. Масса протона $\text{m}$ — это положительная скалярная величина, поэтому векторы силы $\vec{F}$ и ускорения $\vec{a}$ всегда сонаправлены. Поскольку вектор силы $\vec{F}$ направлен вправо, вектор ускорения протона $\vec{a}$ также направлен вправо.
Ответ: Вектор ускорения протона $\vec{a}$ направлен вправо, в том же направлении, что и вектор силы $\vec{F}$.

Определить траекторию движения протона, зная только модули силы и ускорения, невозможно. Траектория движения материальной точки определяется не только действующей на неё силой (и, следовательно, ускорением), но и начальными условиями движения, в частности, начальной скоростью $\vec{v_0}$.
В однородном электростатическом поле сила, действующая на протон, постоянна, а значит, и ускорение $\vec{a}$ также постоянно по модулю и направлению. В зависимости от начальной скорости $\vec{v_0}$ траектория может быть разной:
1. Если начальная скорость протона равна нулю ($\vec{v_0} = 0$) или её вектор параллелен вектору ускорения $\vec{a}$, то протон будет двигаться прямолинейно.
2. Если вектор начальной скорости $\vec{v_0}$ направлен под углом к вектору ускорения $\vec{a}$, то траекторией движения протона будет парабола.
Поскольку начальная скорость протона в условии задачи не указана, однозначно определить его траекторию нельзя.
Ответ: Нет, определить траекторию движения протона нельзя, так как для этого необходимо знать его начальную скорость.