100 БАЛЛОВ ЗАДАЯИ ПОДРОБНО
1.Тело начинает двигаться вдоль прямой с постоянным ускорением. Через 20 мин ускорение тела меняется по направлению на противоположное, оставаясь таким же по величине. Через какое время от начала движения тело вернется в исходную точку?
2.. Два заряженных шарика действуют друг на друга с силой 0,1 Н. Какой будет сила взаимодействия этих шариков при увеличении заряда каждого шариков вдвое и уменьшении расстояния вдвое?
3 Какова максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вырванных с катода вакуумной лампы, если запирающее напряжение 1,5 В?
Ответы
Ответ:
Объяснение:
1ля решения данной задачи необходимо воспользоваться формулой равноускоренного движения:
S = v0 * t + (a * t^2) / 2
где S - пройденное расстояние, v0 - начальная скорость (равна нулю), a - ускорение, t - время.
Поскольку ускорение меняется на противоположное через 20 минут, то время движения сначала составит 20 минут, а затем еще столько же времени, чтобы вернуться в исходную точку. Таким образом, общее время движения будет равно 40 минутам или 2/3 часа.
Расстояние, которое тело пройдет за первые 20 минут:
S1 = 0 + (a * (20 * 60)^2) / 2 = 3600a
Расстояние, которое тело пройдет за следующие 20 минут (с ускорением в противоположном направлении):
S2 = 0 + (|a| * (20 * 60)^2) / 2 = 3600|a|
Общее пройденное расстояние:
S = S1 + S2 = 3600a + 3600|a| = 7200|a|
Чтобы тело вернулось в исходную точку, пройденное расстояние должно быть равно нулю:
7200|a| = 0
Отсюда следует, что ускорение должно быть равно нулю, то есть тело должно двигаться с постоянной скоростью. Таким образом, время, через которое тело вернется в исходную точку, будет равно 20 минутам или 1/3 часа.
Ответ: тело вернется в исходную точку через 20 минут или 1/3 часа.
2Для решения данной задачи необходимо воспользоваться формулой для силы Кулона:
F = k * (q1 * q2) / r^2
где F - сила взаимодействия, k - постоянная Кулона, q1 и q2 - заряды шариков, r - расстояние между ними.
При увеличении зарядов каждого шарика вдвое, новые заряды будут равны 2q. При уменьшении расстояния вдвое, новое расстояние будет равно r/2.
Тогда новая сила взаимодействия будет равна:
F' = k * ((2q) * (2q)) / (r/2)^2 = k * 8q^2 / (r^2 / 4) = 32kq^2 / r^2
Таким образом, новая сила взаимодействия будет в 4 раза больше и будет равна:
F' = 4 * 0,1 Н = 0,4 Н
Ответ: новая сила взаимодействия шариков будет равна 0,4 Н.
3Для решения данной задачи необходимо воспользоваться формулой для кинетической энергии фотоэлектрона:
E = h * f - Ф
где E - кинетическая энергия фотоэлектрона, h - постоянная Планка, f - частота света, Ф - работа выхода (значение, которое необходимо найти).
Если на катод подается запирающее напряжение U, то для того чтобы фотоэлектрон мог выйти из катода, его кинетическая энергия должна быть больше или равна работе выхода:
E >= Ф
Таким образом, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов будет достигаться при наименьшей частоте света, которая все еще способна вырвать фотоэлектроны из катода при заданном запирающем напряжении.
Из формулы для запирающего напряжения:
U = h * f / e - Ф / e
где e - заряд электрона.
Выразим Ф:
Ф = h * f / e - U * e
Подставим значения:
Ф = (6,626 * 10^-34 Дж * с) * (3 * 10^8 Гц) / (1,602 * 10^-19 Кл) - (1,5 В) * (1,602 * 10^-19 Кл) = 4,14 * 10^-19 Дж
Таким образом, работа выхода фотоэлектронов из катода вакуумной лампы равна 4,14 * 10^-19 Дж.
Для нахождения максимальной кинетической энергии фотоэлектронов подставим значение Ф в формулу для кинетической энергии:
E = h * f - Ф = h * c / λ - Ф
где c - скорость света, λ - длина волны света.
Максимальная кинетическая энергия достигается при наименьшей длине волны света, которая все еще способна вырвать фотоэлектроны из катода при заданном запирающем напряжении. Для этого используется формула:
λмин = hc / eU
Подставим значения:
λмин = (6,626 * 10^-34 Дж * с) * (3 * 10^8 м/с) / (1,602 * 10^-19 Кл * 1,5 В) = 4,14 * 10^-7 м
Таким образом, максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов будет равна:
E = h * c / λмин - Ф = (6,626 * 10^-34 Дж * с) * (3 * 10^8 м/с) / (4,14 * 10^-7 м) - 4,14 * 10^-19 Дж = 1,51 * 10^-19 Дж
Ответ: максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов, вырванных с катода вакуумной лампы, равна 1,51 * 10^-19 Дж.