Дано:
- расстояние между пластинами d = 2 см = 0.02 м
- разность потенциалов U = 120 В
- начальная скорость электрона v0 = 0 м/с
- пройденный путь s = 3 мм = 0.003 м
Найти:
- скорость электрона v, когда он пройдет путь s.
Решение:
1. Найдем напряженность электрического поля E между пластинами. Напряженность определяется как:
E = U / d
E = 120 В / 0.02 м = 6000 В/м
2. Найдем силу, действующую на электрона. Сила F на заряд q (электрон имеет заряд e = 1.6 * 10^(-19) Кл) определяется как:
F = q * E
F = (1.6 * 10^(-19) Кл) * (6000 В/м) = 9.6 * 10^(-16) Н
3. Найдем ускорение a электрона. Ускорение можно найти из второго закона Ньютона:
F = m * a
где m - масса электрона (m = 9.11 * 10^(-31) кг). Тогда:
a = F / m
a = (9.6 * 10^(-16) Н) / (9.11 * 10^(-31) кг) = 1.05 * 10^(15) м/с²
4. Используем уравнение движения для определения конечной скорости v:
v² = v0² + 2as
где v0 = 0, тогда:
v² = 2as
v² = 2 * (1.05 * 10^(15) м/с²) * (0.003 м)
v² = 6.3 * 10^(12)
v = sqrt(6.3 * 10^(12)) ≈ 2.51 * 10^6 м/с
Ответ:
Скорость электрона, когда он пройдет 3 мм, будет приблизительно 2.51 * 10^6 м/с.