Дано:
Vo = Vx = 3·10⁷ м/с
U = 100 В
L = 10 см = 0,10 м
d = 1 см = 0,01 м
e = 1,6·10⁻¹⁹ Кл - заряд электрона
m = 9,11·10⁻³¹ кг - масса электрона
ΔEk - ?
1)
Напряженность поля:
E = F / e
Но
E = U / d
Тогда:
F/e = U/d
F = e·U/d
Ускорение электрона в электрическом поле:
a = F / m = e·U / (m·d)
2)
Время пролета пространства электроном:
t = L / Vx
Вертикальная скорость:
Vy = a·t = e·U·L / (m·d·Vx)
По теореме Пифагора находим скорость электрона:
V² = Vx² +Vy²
Vy² = V²-Vx²
Изменение кинетической энергии:
ΔEk = (m/2)·(V² - Vy²) = (m/2)·(e·U·L / (m·d·Vx))² = e²·U²·L²/ (2·m·d²·Vx²)
3)
Подставляем данные:
ΔEk = (1,6·10⁻¹⁹)²·100²·0,10² / (2·9,11·10⁻³¹·0,01²·(3·10⁷)² ) ≈ 1,56·10⁻¹⁷ Дж
mл = 0,5кг - масса льда
tл1 = -40°С - температура льда
tл2 = 0°C - температура нагретого льда
сл = 2,1 · 10³ Дж/(кг·К) - удельная теплоёмкость льда
λл = 3,3 · 10⁵ Дж/кг - удельная теплота плавления льда
св = 4,2 · 10³ Дж/(кг·К) - удельная теплоёмкость воды
tв1 = 0°С - температура воды,получившейся из растопленного льда
tв2 = 100°С - температура нагретой воды
rв = 22,6· 10⁵ Дж/кг - удельная теплота парообразования воды
Q - ? - потребная теплота
Q1 = cл · mл · (Tл2 - Тл1) - теплота, потребная для нагревания льда
Q2 = λл · mл - теплота, потребная для плавления льда
Q3 = cв · mл · (Tв2 - Тв1) - теплота, потребная для нагревания воды
Q4 = rв · mл - теплота, потребная для испарения воды
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 =
= cл · mл · (Tл2 - Тл1) + λл · mл + cв · mл · (Tв2 - Тв1) + rв · mл
= 2,1 · 10³ · 0.5 · 40 + 3,3 · 10⁵ · 0.5 + 4,2 · 10³ · 0.5 · 100 + 22,6· 10⁵ · 0,5 =
= 0, 42 · 10⁵ + 1,65 · 10⁵ + 2,1 · 10⁵ + 11,3 · 10⁵ = 15,47 · 10⁵ (Дж) ≈ 1,5 МДж
ответ: 1,5 Мдж