23

Решение: Остановка электрона в поле

ЕГЭ · Физика · Задание 23 · Электростатика и конденсаторы
ПовышеннаяФИПИDAD027Развёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 4 шага
Условие

В однородное электрическое поле со скоростью $v_0 = 10^7\ \text{м/с}$ влетает электрон и движется вдоль линий напряжённости поля. Через какое время скорость электрона станет равной нулю, если напряжённость поля $E = 1200\ \text{В/м}$? Силой тяжести, действующей на электрон, пренебречь.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

4 шага
1

Электрон имеет отрицательный заряд, поэтому сила, действующая на него со стороны электрического поля, направлена противоположно линиям напряжённости. Так как электрон движется вдоль линий напряжённости, он движется равнозамедленно.

$$F = eE$$
2

По второму закону Ньютона найдём модуль ускорения электрона:

$$a = \frac{F}{m_e} = \frac{eE}{m_e}$$
3

При равнозамедленном движении скорость электрона изменяется по закону $v = v_0 - at$. В момент остановки $v = 0$, поэтому:

$$0 = v_0 - \frac{eE}{m_e}t$$

Выразим время и подставим значения $m_e = 9{,}1 \cdot 10^{-31}\ \text{кг}$ и $e = 1{,}6 \cdot 10^{-19}\ \text{Кл}$:

$$t = \frac{m_e v_0}{eE} = \frac{9{,}1 \cdot 10^{-31} \cdot 10^7}{1{,}6 \cdot 10^{-19} \cdot 1200} \approx 4{,}7 \cdot 10^{-8}\ \text{с}$$
Ответ

$t \approx 4{,}7 \cdot 10^{-8}\ \text{с}$

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не учитывать отрицательный заряд электрона и направление силы.

Использовать силу $F = qE$ без взятия модуля при расчёте времени.

Забыть, что в момент остановки конечная скорость равна нулю.

Перепутать массу электрона с массой протона.

Закрепить приёмВ теме «Электростатика и конденсаторы» ещё 120 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 23 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 4 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Электростатика и конденсаторы»: в ней 121 задача, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.