Минимальная скорость протона
5/10Тонкое 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?
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?

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
ПодсказкаПотенциал 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.
Ответ1) \(v_{\min 1} = \sqrt{\dfrac{Qe}{2\pi\varepsilon_0Rm_p}} = 5{,}9 \cdot 10^5\) м/с; 2) \(v_{\min 2} = \sqrt{2}\,v_{\min 1} = 8{,}3 \cdot 10^5\) м/с.
Похожие задачи
- Слияние заряженных ртутных шариков СПбГУ 2011/12, 11 кл.
- Капля ртути СПбГУ 2015/16, 11 кл.
- Микросхема в электронном микроскопе ИОШ 2016/17, 11 кл.
- Свечение у электрода в гелии «Надежда энергетики» 2017/18, 11 кл.
- Усечённая пирамида в электрическом поле Ведомственная 2017/18, 11 кл.
- Заряженный конус и потенциал «Шаг в будущее» 2018/19, 11 кл.