Задачи › Потенциал электрического поля

Минимальная скорость протона

  1. Минимальная скорость протона

    ВсОШ 2007/08, 10 кл.
    5/10
    1. Тонкое кольцо радиусом \(R = 5\) см однородно заряжено зарядом \(Q = +10^{-8}\) Кл (рис. а). Какую минимальную скорость \(v_{\min}\) нужно сообщить протону, находящемуся вдали от кольца, чтобы он пролетел по оси кольца через его центр?

    2. Пусть теперь заряд \(Q = +10^{-8}\) Кл равномерно распределён по поверхности тонкого диска радиуса \(R = 5\) см (рис. б). В центре диска имеется небольшое отверстие. Какую минимальную скорость нужно сообщить протону в этом случае, чтобы он пролетел через отверстие в диске?

    Рисунок

    Элементарный заряд \(e = 1{,}602 \cdot 10^{-19}\) Кл, масса протона \(m_p = 1{,}672 \cdot 10^{-27}\) кг, электрическая постоянная \(\varepsilon_0 = 8{,}85 \cdot 10^{-12}\) Ф/м.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Потенциал на оси максимален в центре, так что достаточно, чтобы кинетическая энергия протона вдали равнялась \(e\varphi\) в центре. Потенциал центра диска найдите, разбив диск на тонкие кольца.

    Ответ

    1) \(v_{\min 1} = \sqrt{\dfrac{Qe}{2\pi\varepsilon_0Rm_p}} = 5{,}9 \cdot 10^5\) м/с;  2) \(v_{\min 2} = \sqrt{2}\,v_{\min 1} = 8{,}3 \cdot 10^5\) м/с.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи