ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер 14.2: Принцип суперпозиции электрических полей

План решения:

В данной задаче рассматривается движение заряженной частицы (пылинки) в однородном электрическом поле, созданном между двумя горизонтальными пластинами. Поскольку силой тяжести пренебрегаем, единственной силой, совершающей работу над пылинкой, является сила электрического поля. Согласно теореме о кинетической энергии, работа всех сил равна изменению кинетической энергии тела: A=ΔE_k. Работа электрических сил при перемещении заряда q в разности потенциалов U вычисляется по формуле A=qU. Таким образом, мы можем связать изменение кинетической энергии с зарядом и напряжением между пластинами.

Вычисление:

Запишем уравнение связи работы и изменения энергии: ΔE_k=qU Отсюда выразим искомый заряд q: q=ΔE_k/U Подставим числовые значения из условия задачи. Важно перевести все величины в систему СИ: Изменение кинетической энергии ΔE_k=1,5 мкДж =1,5·10^-6 Дж. Разность потенциалов U=300 В. Рассчитываем заряд: q=1,5·10^-6/300=1,5/3·10²·10^-6=0,5·10^-8 Кл Переведем результат в наноклоны (1 нКл =10^-9 Кл): q=0,5·10^-8 Кл =5·10^-9 Кл =5 нКл Заметим, что размеры пластин (5×5 см) и расстояние между ними (0,5 см) в данном случае являются избыточными данными, так как нам известна непосредственно разность потенциалов, а не напряженность поля или геометрия для её расчета через силу тока/сопротивление (которых здесь нет). Для нахождения заряда достаточно знать энергию и напряжение.

Проверка и выбор ответа:

Сравним полученный результат с предложенными вариантами ответов: 1) 10 нКл 2) 1,5 нКл 3) 5 нКл 4) 0,25 нКл Наш расчет дает значение 5 нКл, что соответствует пункту 3. Ключ из раздела «Ответы» содержит данные (0,12 с ;4,5 м/с), которые явно относятся к другой задаче (возможно, связанной с механическим движением или временем пролета), поэтому ориентируемся на строгое физическое решение по условию. Ответ верен.