Кто может решить Протон, начальная скорость которого = 2×10^5 м/с, влетает в однородное электрическое поле (Е = 300 В/см) так, что вектор скорости совпал с направлением линий напряженности. Какой путь должен пройти протон в направлении линий поля, чтобы его скорость удвоилась?
Для решения этой задачи можно воспользоваться уравнением движения заряда в электрическом поле:
F = qE,
где F - сила, действующая на заряд, q - заряд, E - напряженность электрического поля.
Так как заряд протона q = e, где e ≈ 1.6×10^-19 Кл, то сила, действующая на протон, будет F = eE.
Ускорение протона в электрическом поле можно найти по формуле второго закона Ньютона:
F = ma,
где m - масса протона.
Так как ускорение равно произведению напряженности поля на удельный заряд протона, то a = eE/m.
Скорость протона после прохождения пути l можно найти по формуле:
v = u + at,
где u - начальная скорость протона.
Для того чтобы скорость протона удвоилась, должно выполняться условие:
2u = u + a*l,
тогда
l = u/a.
Подставляя значения, находим:
l = 2×10^5 / (1.6×10^-19×300/9.11×10^-31) ≈ 4.21×10^-4 м.
Итак, чтобы скорость протона удвоилась, он должен пройти путь длиной примерно 4.21×10^-4 м в направлении линий электрического поля.