Вопрос задан 12.03.2026 в 08:34. Предмет Физика. Спрашивает Ертуганова Айгерим.

Пылинка, имеющая заряд -5 * 10^-9 Кл, находится в равновесии в однородном электрическом поле плоского конденсатора с напряженностью 6000 В/м, если силовые линии поля направлены вертикально вниз. а) Найти массу пылинки. б) Каким должно быть напряжение между пластинами, находящимися на расстоянии 5 см друг от друга, чтобы удержать пылинку массой в 2 раза большую? в) Определите, какой заряд имеет пылинка после облучения, если она стала двигаться с ускорением 8 м/с². Сколько электронов потеряла пылинка?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Попова Татьяна.

а) Найти массу пылинки.

Для начала, на пылинку действует сила тяжести и сила, которая возникает из-за её заряда в электрическом поле. Пылинка находится в равновесии, значит, силы, действующие на неё, уравновешены.

Сила тяжести:

Fтяж=mgF_{\text{тяж}} = m \cdot g

где mm — масса пылинки, gg — ускорение свободного падения (приблизительно 9.8м/с29.8 \, \text{м/с}^2).

Сила, действующая на заряд в электрическом поле, вычисляется по формуле:

Fэл=qEF_{\text{эл}} = q \cdot E

где q=5×109Клq = -5 \times 10^{-9} \, \text{Кл} — заряд пылинки, E=6000В/мE = 6000 \, \text{В/м} — напряженность электрического поля.

Поскольку пылинка в равновесии, эти силы равны по величине:

Fтяж=FэлF_{\text{тяж}} = F_{\text{эл}} mg=qEm \cdot g = |q| \cdot E

Подставим известные значения:

m9.8=5×1096000m \cdot 9.8 = 5 \times 10^{-9} \cdot 6000 m=5×10960009.8m = \frac{5 \times 10^{-9} \cdot 6000}{9.8} m=3×1059.8m = \frac{3 \times 10^{-5}}{9.8} m3.06×106кгm \approx 3.06 \times 10^{-6} \, \text{кг}

Масса пылинки составляет примерно 3.06×106кг3.06 \times 10^{-6} \, \text{кг}.

б) Напряжение между пластинами, чтобы удержать пылинку массой в 2 раза большей.

Масса пылинки увеличивается в два раза, то есть новая масса m=2m=23.06×106=6.12×106кгm' = 2 \cdot m = 2 \cdot 3.06 \times 10^{-6} = 6.12 \times 10^{-6} \, \text{кг}.

Новая сила тяжести, действующая на пылинку:

Fтяж=mg=6.12×1069.85.99×105НF_{\text{тяж}}' = m' \cdot g = 6.12 \times 10^{-6} \cdot 9.8 \approx 5.99 \times 10^{-5} \, \text{Н}

Чтобы удержать пылинку в равновесии, сила электрического поля должна быть равна силе тяжести:

Fэл=FтяжF_{\text{эл}} = F_{\text{тяж}}' qE=mgq \cdot E = m' \cdot g

Напряженность поля EE связана с напряжением UU и расстоянием между пластинами dd по формуле:

E=UdE = \frac{U}{d}

где d=5см=0.05мd = 5 \, \text{см} = 0.05 \, \text{м}.

Подставляем это в уравнение:

qUd=mgq \cdot \frac{U}{d} = m' \cdot g U=mgdqU = \frac{m' \cdot g \cdot d}{q}

Подставляем значения:

U=6.12×1069.80.055×109U = \frac{6.12 \times 10^{-6} \cdot 9.8 \cdot 0.05}{5 \times 10^{-9}} U=3.00×1065×109U = \frac{3.00 \times 10^{-6}}{5 \times 10^{-9}} U=600ВU = 600 \, \text{В}

Напряжение между пластинами должно быть 600 В.

в) Определить заряд пылинки после облучения и количество потерянных электронов.

Если пылинка начинает двигаться с ускорением a=8м/с2a = 8 \, \text{м/с}^2, то на неё действует сила, которая вызывает это ускорение. Используем второй закон Ньютона:

F=maF = m \cdot a

где m=3.06×106кгm = 3.06 \times 10^{-6} \, \text{кг} — масса пылинки, a=8м/с2a = 8 \, \text{м/с}^2 — ускорение.

Сила, вызвавшая ускорение:

F=3.06×1068=2.448×105НF = 3.06 \times 10^{-6} \cdot 8 = 2.448 \times 10^{-5} \, \text{Н}

Эта сила создается электрическ

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Физика 20.01.2025 23:37 1514 Пряничников Александр

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос