Номер 1, страница 395 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Электростатика. 15. Энергия электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов. Параграф 84. Работа сил электростатического поля. Задачи - номер 1, страница 395.

Условие.

1. Во время грозы между облаками возникает электростатическое поле напряжённостью $E = 3 \cdot 10^6 \text{ Н/Кл}$. Найдите изменение кинетической энергии электрона под действием электростатического поля на расстоянии $l = 3 \cdot 10^{-9} \text{ м}$.

Решение.

1. Дано:

Напряжённость электростатического поля $E = 3 \cdot 10^6$ Н/Кл

Расстояние $l = 3 \cdot 10^{-9}$ м

Элементарный заряд $e = 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл (модуль заряда электрона)

Все данные представлены в системе СИ.

Найти:

Изменение кинетической энергии электрона $ΔE_k$.

Решение:

Согласно теореме о кинетической энергии, изменение кинетической энергии тела равно работе, совершённой всеми силами, действующими на это тело. В данном случае на электрон действует только сила со стороны электростатического поля.

$ΔE_k = A$

Работа $A$ электростатического поля по перемещению заряда $q$ на расстояние $l$ в однородном поле вычисляется по формуле:

$A = F \cdot l$

где $F$ - сила, действующая на заряд со стороны поля.

Сила, действующая на заряд в электростатическом поле, определяется как:

$F = |q| \cdot E$

Для электрона модуль заряда $|q|$ равен элементарному заряду $e$. Таким образом, сила, действующая на электрон, равна:

$F = e \cdot E$

Подставив выражение для силы в формулу для работы, получим:

$A = e \cdot E \cdot l$

Следовательно, изменение кинетической энергии электрона равно:

$ΔE_k = e \cdot E \cdot l$

Теперь подставим числовые значения в полученную формулу:

$ΔE_k = (1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}) \cdot (3 \cdot 10^6 \text{ Н/Кл}) \cdot (3 \cdot 10^{-9} \text{ м})$

Проведём вычисления:

$ΔE_k = (1.6 \cdot 3 \cdot 3) \cdot (10^{-19} \cdot 10^6 \cdot 10^{-9}) \text{ Дж}$

$ΔE_k = 14.4 \cdot 10^{-19+6-9} \text{ Дж}$

$ΔE_k = 14.4 \cdot 10^{-22} \text{ Дж}$

Запишем ответ в стандартном виде:

$ΔE_k = 1.44 \cdot 10^{-21} \text{ Дж}$

Ответ: изменение кинетической энергии электрона составляет $1.44 \cdot 10^{-21}$ Дж.