Пылинка массой 1 мг влетела в однородное электрическое поле напряжённостью 10^5 В/м. Начальная скорость пылинки равна 3 м/с и направлена противоположно напряжённости поля. Когда пылинка пролетела 8 мм, её скорость уменьшилась на 2 м/с. Чему равен заряд пылинки? Зависит ли результат от направления напряжённости поля?
от

1 Ответ

Дано:  
- масса пылинки m = 1 мг = 1 * 10^(-3) г = 1 * 10^(-6) кг  
- напряженность электрического поля E = 10^5 В/м  
- начальная скорость пылинки v_0 = 3 м/с (направлена противоположно полю)  
- конечная скорость пылинки v = v_0 - 2 = 3 - 2 = 1 м/с  
- расстояние s = 8 мм = 8 * 10^(-3) м  

Найти:  
- заряд пылинки q  

Решение:  
1. Найдем изменение кинетической энергии пылинки.  
Кинетическая энергия K выражается формулой:  
K = (1/2) * m * v^2  
Для начальной скорости:  
K_0 = (1/2) * m * v_0^2 = (1/2) * (1 * 10^(-6)) * (3^2) = (1/2) * (1 * 10^(-6)) * 9 = 4.5 * 10^(-6) Дж  

Для конечной скорости:  
K = (1/2) * m * v^2 = (1/2) * (1 * 10^(-6)) * (1^2) = (1/2) * (1 * 10^(-6)) * 1 = 0.5 * 10^(-6) Дж  

Изменение кинетической энергии:  
ΔK = K - K_0 = 0.5 * 10^(-6) - 4.5 * 10^(-6) = -4 * 10^(-6) Дж  

2. Работа, совершенная электрическим полем, равна изменению кинетической энергии:  
A = ΔK = -4 * 10^(-6) Дж  

3. Работа электрического поля также определяется через заряд и напряженность поля:  
A = q * E * s  

4. Подставим значения и найдем заряд pылинки q:  
-4 * 10^(-6) = q * (10^5) * (8 * 10^(-3))  
-4 * 10^(-6) = q * (800)  
q = -4 * 10^(-6) / 800  
q = -5 * 10^(-9) Кл  

Ответ:  
Заряд пылинки равен -5 нКл.  
Результат зависит от направления напряженности поля: если направление поля противоположно начальной скорости пылинки, то заряд будет отрицательным. Если направление совпадает, заряд будет положительным.
от