Question

Протом влетает в плоский горизонтальный конденсатор параллельно его пластинам со скоростью 120км/с.напряженность поля внутри конденсатора 30 в/см,длина пластин конденсатора 10 см. с какой скоростью протон вылетает
из конденсатора?

Answer 1

на протон (заряженную частицу), летящий между обкладками конденсатора, действует сила F = E*q, направленная перпендикулярно начальной скорости протона (если предполагается, что протон влетает в конденсатор параллельно пластинам).
E = 30В/см = 300В/метр (будем все считать в СИ).
Заряд протона q = 1.6*10^-19Кл

F = 300*1.6*10^-19 = 4.8*10^-16Н.

Т.е. ускорение протона в направлении, перпендикулярном пластинам равно a = F/m_протона = 4.8*10^-16/1.67*10^-27 = 2.87*10^11 м/с^2, а составляющая скорости, параллельная пластинам остается равной 120км/с

Длина конденсатора 10см=0.1м, найдем составляющую скорости, перпендикулярную пластинам при вылете электрона из конденсатора.
0.1 = a*t^2/2 = V*t/2
V = sqrt(0.2*a) = sqrt (0.2*2.87*10^11) = 24*10^4 м/с

Т.о. скорость протона складывается из двух составляющих - одна из составляющих равна 24*10^4 (перпендикулярная пластинам), другая 120км/с = 12*10^4.
Искомая скорость по модулю ищется как гипотенуза прямоугольного треугольника и равна sqrt (12^2+24^2)*10^4 = 12*10^4*sqrt(5) = 27*10^4/с = 270км/с
ОТВЕТ: 270 км/с