Номер 2, страница 245 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Физика, 11 класс Учебник, авторы: Мякишев Генадий Яковлевич, Буховцев Борис Борисович, Чаругин Виктор Максимович, издательство Просвещение, Москва, 2019

Авторы: Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Чаругин В. М.

Тип: Учебник

Серия: классический курс

Издательство: Просвещение

Год издания: 2019 - 2025

Уровень обучения: базовый и углублённый

Цвет обложки: синий

ISBN: 978-5-09-087659-9

Допущено Министерством просвещения Российской Федерации

Популярные ГДЗ в 11 классе

Задачи для самостоятельного решения. Параграф 65. Примеры решения задач по теме «Элементы специальной теории относительности». Глава 8. Элементы теории относительности - номер 2, страница 245.

№2 (с. 245)
Условие. №2 (с. 245)
скриншот условия
Физика, 11 класс Учебник, авторы: Мякишев Генадий Яковлевич, Буховцев Борис Борисович, Чаругин Виктор Максимович, издательство Просвещение, Москва, 2019, страница 245, номер 2, Условие

2. Электрон, ускоренный электрическим полем, приобретает скорость, при которой его полная энергия равна удвоенной энергии покоя. Чему равна ускоряющая разность потенциалов?

Решение. №2 (с. 245)
Физика, 11 класс Учебник, авторы: Мякишев Генадий Яковлевич, Буховцев Борис Борисович, Чаругин Виктор Максимович, издательство Просвещение, Москва, 2019, страница 245, номер 2, Решение
Решение 2. №2 (с. 245)

Дано:

Соотношение полной энергии электрона $E$ и его энергии покоя $E_0$: $E = 2E_0$

Масса покоя электрона: $m_e$

Элементарный заряд: $e$

Скорость света в вакууме: $c$

$m_e \approx 9.11 \cdot 10^{-31}$ кг
$e \approx 1.602 \cdot 10^{-19}$ Кл
$c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с

Найти:

Ускоряющая разность потенциалов $U$.

Решение:

Полная энергия релятивистской частицы $E$ складывается из ее энергии покоя $E_0$ и кинетической энергии $E_k$:

$E = E_k + E_0$

Энергия покоя частицы определяется знаменитой формулой Эйнштейна:

$E_0 = m_e c^2$

Согласно условию задачи, полная энергия электрона равна удвоенной энергии покоя:

$E = 2E_0$

Подставим это соотношение в формулу для полной энергии, чтобы найти кинетическую энергию, которую приобрел электрон:

$2E_0 = E_k + E_0$

Отсюда выражаем кинетическую энергию:

$E_k = 2E_0 - E_0 = E_0$

Таким образом, кинетическая энергия, полученная электроном в результате ускорения, равна его энергии покоя.

С другой стороны, работа $A$, совершаемая электрическим полем при ускорении электрона, равна изменению его кинетической энергии. Так как начальная скорость электрона считается равной нулю, работа поля равна приобретенной кинетической энергии:

$A = E_k$

Работа электрического поля по перемещению заряда $e$ в разности потенциалов $U$ вычисляется по формуле:

$A = eU$

Приравнивая два выражения для работы и кинетической энергии, получаем:

$eU = E_k$

Так как мы установили, что $E_k = E_0 = m_e c^2$, то:

$eU = m_e c^2$

Из этого уравнения выражаем искомую ускоряющую разность потенциалов $U$:

$U = \frac{m_e c^2}{e}$

Теперь подставим числовые значения констант и выполним расчет:

$U = \frac{(9.11 \cdot 10^{-31} \text{ кг}) \cdot (3 \cdot 10^8 \text{ м/с})^2}{1.602 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}} = \frac{9.11 \cdot 10^{-31} \cdot 9 \cdot 10^{16}}{1.602 \cdot 10^{-19}} \text{ В}$

$U = \frac{81.99 \cdot 10^{-15}}{1.602 \cdot 10^{-19}} \text{ В} \approx 51.18 \cdot 10^4 \text{ В} \approx 5.12 \cdot 10^5 \text{ В}$

Результат можно также выразить в киловольтах:

$U \approx 512 \text{ кВ}$

Ответ: ускоряющая разность потенциалов равна примерно $5.12 \cdot 10^5$ В (или 512 кВ).

Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.

Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz

Присоединиться

Мы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 11 класс, для упражнения номер 2 расположенного на странице 245 к учебнику серии классический курс 2019 года издания для учащихся школ и гимназий.

Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №2 (с. 245), авторов: Мякишев (Генадий Яковлевич), Буховцев (Борис Борисович), Чаругин (Виктор Максимович), ФГОС (старый) базовый и углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.