Покоящийся электрон помещают в электрическое поле. Он перемещается из точки с потенциалом 200 В в точку с потенциалом 500 В. Найдите изменение потенциальной энергии электрона, его кинетическую энергию и скорость электрона в конечной точке

Изменение потенциальной энергии электрона можно найти по формуле:

ΔU = qΔV

где q - заряд электрона, ΔV - изменение потенциала.

Заряд электрона равен -1,6 × 10^-19 Кл.

ΔV = 500 В - 200 В = 300 В

ΔU = (-1,6 × 10^-19 Кл) × 300 В = -4,8 × 10^-17 Дж

Отрицательный знак означает, что потенциальная энергия электрона уменьшилась.

Кинетическую энергию электрона можно найти по формуле:

K = eΔV

где e - заряд электрона, ΔV - изменение потенциала.

K = (1,6 × 10^-19 Кл) × 300 В = 4,8 × 10^-17 Дж

Скорость электрона можно найти, используя закон сохранения энергии:

K + U = const

На начальной точке потенциальная энергия равна U1 = - qV1 = - (1,6 × 10^-19 Кл) × 200 В = -3,2 × 10^-17 Дж.

Тогда на конечной точке потенциальная энергия равна U2 = - qV2 = - (1,6 × 10^-19 Кл) × 500 В = -8 × 10^-17 Дж.

K + U1 = U2

K = U2 - U1 = (-8 × 10^-17 Дж) - (-3,2 × 10^-17 Дж) = -4,8 × 10^-17 Дж

Кинетическая энергия также получилась отрицательной, что означает, что электрон замедлился и его скорость уменьшилась.

Скорость электрона можно найти, используя формулу:

K = (mV^2) / 2

где m - масса электрона.

Масса электрона равна 9,1 × 10^-31 кг.

V = √(2K / m) = √(2 × 4,8 × 10^-17 Дж / 9,1 × 10^-31 кг) = 1,5 × 10^6 м/с

Ответ: изменение потенциальной энергии электрона равно -4,8 × 10^-17 Дж, кинетическая энергия электрона равна -4,8 × 10^-17 Дж, скорость электрона в конечной точке равна 1,5 × 10^6 м/с.