Альфа-частица (m = 6,7·10⁻²⁷ кг, q = 3,2·10⁻¹⁹ Кл) вылетает из ядра радия со скоростью v = 20 Мм/с и попадает в тормозящее однородное электрическое поле, линии напряжённости которого направлены противоположно направлению движения частицы. Какую разность потенциалов должна пройти частица до остановки? Ответ: 4,2·10⁶ В. Где ошибка в решении? A_изм = (mV²/2) - (mV₀²/2) A = qU qU = m/2(V² - V₀²) U = m/(2q) * (-20) = -4,2·10⁶
Ответы на вопрос
Ошибка в вашем решении связана с подстановкой начальной скорости и определением знака разности потенциалов. При этом сами формулы вы записали правильно.
Разберём подробнее.
1. Закон сохранения энергии
Работа электрического поля равна изменению кинетической энергии частицы:
Поскольку альфа-частица останавливается, её конечная скорость . Тогда:
Работа электрического поля также равна:
Следовательно:
Отсюда:
До этого момента у вас всё правильно.
2. Подстановка чисел
Начальная скорость частицы:
Обратите внимание: скорость нужно возвести в квадрат, а не просто подставить .
Подставляем:
3. Почему в ответе положительное число?
Здесь важно понимать физический смысл знака.
Альфа-частица имеет положительный заряд. Поскольку электрическое поле тормозит её движение, сила электрического поля совершает отрицательную работу.
Значит:
Если разность потенциалов определить как
то действительно получится:
Это означает, что частица движется из точки с меньшим потенциалом в точку с большим.
Но в задаче спрашивают, какую разность потенциалов должна пройти частица до остановки, то есть интересуются её величиной (модулем):
Итог
В вашем решении две неточности:
В последней строке необходимо подставить , а не .
Отрицательный знак в результате не является ошибкой. Он показывает, что потенциал конечной точки выше потенциала начальной. В ответе учебника приведён модуль разности потенциалов.
Правильный ответ:
Таким образом, ваш способ решения верный, а отрицательный знак вполне соответствует физическому смыслу задачи.
Похожие вопросы
Топ вопросов за вчера в категории Физика
Последние заданные вопросы в категории Физика
-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili

