Question

Протон переместился в направлении линий напряжённости однородного электрического поля на 20 см. Потенциальная энергия протона при этом уменьшилась на 2 • 10-18 Дж.
а)  Как изменилась кинетическая энергия протона?
б)  Чему равна напряжённость поля?
в)  Как изменилась бы потенциальная и кинетическая энергия протона, если бы он двигался противоположно линиям напряжённости поля при прочих равных условиях?

Answer 1

Дано:
- изменение потенциальной энергии ΔU = -2 • 10^(-18) Дж
- перемещение протона s = 20 см = 0.2 м
- заряд протона q = 1.6 • 10^(-19) Кл

Найти:
а) изменение кинетической энергии ΔK
б) напряжённость поля E
в) изменение потенциальной и кинетической энергии при движении в противоположном направлении

Решение:

а) Изменение кинетической энергии связано с изменением потенциальной энергии по формуле:

ΔK = -ΔU

Подставим значение ΔU:

ΔK = -(-2 • 10^(-18)) = 2 • 10^(-18) Дж

Ответ: изменение кинетической энергии протона равно 2 • 10^(-18) Дж.

б) Напряжённость электрического поля E можно найти по формуле:

ΔU = q * E * s

Перепишем формулу для E:

E = ΔU / (q * s)

Подставим значения:

E = (-2 • 10^(-18)) / (1.6 • 10^(-19) * 0.2)

Вычислим:

E = (-2 • 10^(-18)) / (3.2 • 10^(-20)) = -62.5 В/м

Ответ: напряжённость поля равна 62.5 В/м (направление отрицательное).

в) Если протон движется в противоположном направлении, то:

1. Изменение потенциальной энергии станет положительным: ΔU' = 2 • 10^(-18) Дж.
2. Изменение кинетической энергии:

ΔK' = -ΔU' = -2 • 10^(-18) Дж.

Таким образом:

- потенциальная энергия увеличится на 2 • 10^(-18) Дж.
- кинетическая энергия уменьшится на 2 • 10^(-18) Дж.

Ответ:
1. Потенциальная энергия увеличится на 2 • 10^(-18) Дж.
2. Кинетическая энергия уменьшится на 2 • 10^(-18) Дж.