ID: 00026037
Протон, движущийся в вакууме со скоростью $\upsilon <
Как изменятся модуль импульса вылетевшего из конденсатора протона и его ускорение при движении в конденсаторе, если увеличить напряжённость электрического поля между пластинами конденсатора? Силу тяжести не учитывать.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Модуль импульса вылетевшего протона Ускорение протона в конденсаторе
Источник: ФИПИ
Протон влетает в зазор плоского конденсатора горизонтально со скоростью $\upsilon\ll c$, расстояние между пластинами d, напряжённость поля E, верхняя пластина заряжена положительно. Электрическая сила отклоняет протон к отрицательной пластине, и он вылетает под углом α к первоначальному направлению. Напряжённость поля увеличивают — посмотрим, что будет с ускорением протона и модулем импульса вылетевшего протона.
Ускорение протона в конденсаторе создаётся электрической силой: $$a=\dfrac{qE}{m}$$ Заряд и масса протона постоянны, а напряжённость E растёт — значит ускорение a тоже растёт.
Теперь про импульс. Горизонтальная составляющая импульса не меняется: вдоль движения сила не действует, поэтому $p_x=m\upsilon=\text{const}$. А вот вертикальная составляющая набирается за время пролёта конденсатора $t$ (оно определяется горизontальной скоростью и длиной пластин, которые не меняются): $$p_y=mat$$ Раз ускорение a выросло, а время t осталось тем же, вертикальная составляющая импульса $p_y$ тоже выросла.
Полный модуль импульса $p=\sqrt{p_x^2+p_y^2}$: горизонтальная часть та же, а вертикальная выросла — значит и весь модуль импульса вылетевшего протона увеличился.
Итог: и модуль импульса, и ускорение протона увеличились — и всё сходится: более сильное поле сильнее толкает протон вбок за то же самое время пролёта, поэтому суммарная добавка к импульсу становится больше.