Маленький шарик массой 2 мг с зарядом –6 нКл перемещается в однородном электрическом поле под действием силы, действующей со стороны поля. Направление перемещения совпадает с направлением напряжённости поля. Модуль напряжённости равен 7 кН/Кл. Рас- стояние между начальной и конечной точками равно 16 см. а) Электрическое поле совершает положительную или отрицательную работу по перемещению шарика? б) Чему равна работа электрического поля по перемещению шарика? в) Какова минимально возможная начальная скорость шарика?
от

1 Ответ

Дано:
Масса шарика m = 2 мг = 2 * 10^(-6) кг,
заряд шарика q = -6 нКл = -6 * 10^(-9) Кл,
напряжённость электрического поля E = 7 кН/Кл = 7 * 10^3 Н/Кл,
расстояние перемещения d = 16 см = 0,16 м.

а) Находим работу электрического поля:
W = Fd = qEd,
где F - сила, действующая на заряженную частицу в электрическом поле.

б) Подставляем известные значения:
W = (-6 * 10^(-9)) * (7 * 10^3) * 0,16 = -6 * 7 * 0,16 = -6 * 1,12 = -6,72 * 10^(-6) Дж.

в) Находим минимально возможную начальную скорость шарика:
Кинетическая энергия шарика после перемещения полностью перешла бы в электрическую энергию, так как начальная скорость равна 0. Тогда:
K = mv^2 / 2 = |W| = 6,72 * 10^(-6) Дж,
v = sqrt(2|W| / m) = sqrt(2 * 6,72 * 10^(-6) / 2 * 10^(-6)) = sqrt(6,72) примерно 2,59 м/с.

Ответ:
а) Электрическое поле совершает отрицательную работу по перемещению шарика.
б) Работа электрического поля по перемещению шарика равна -6,72 * 10^(-6) Дж.
в) Минимально возможная начальная скорость шарика примерно 2,59 м/с.
от