電子(電荷 −1.602 × 10⁻¹⁹ C、質量 9.109 × 10⁻³¹ kg)が 2000 N/C の一様な電場の中にある。 重力を無視して、その加速度の大きさ a を求めよ。
解答つきクーロンの法則と電場ワークシート
1.やさしい
E = 2000 N/C|q| = 1.602 × 10⁻¹⁹ Cm = 9.109 × 10⁻³¹ kg
a = m/s²
2.やさしい
2 つの点電荷が 20 N の力で反発し合っている。1 つ目の電荷を3 倍にし、電荷間の距離を半分にする。新しい力 F′ を求めよ。
F = 20 Nq₁′ = 3·q₁r′ = 0.5·r
F′ = N
3.ふつう
2 つの同じ小さな金属球が −8 µC と +1 µC の電荷をもっている。両者を接触させてから 40 cm 離して置く。このときの両者の間の力の大きさ F を求めよ。 Use k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C².
q1 = −8 µCq2 = +1 µCr = 40 cm
F = N
4.ふつう
2 つの同じ小さな金属球が −2 µC と −4 µC の電荷をもっている。両者を接触させてから 15 cm 離して置く。このときの両者の間の力の大きさ F を求めよ。 Use k = 8.99 × 10⁹ N·m²/C².
q1 = −2 µCq2 = −4 µCr = 15 cm
F = N
5.むずかしい
電子が 2.5 × 10⁷ m/s で、2 枚の平行な極板の間の一様な電場に極板と平行に入射する。極板の長さは 6 cm、極板間の電場は 3100 N/C である。電子の電荷は 1.602 × 10⁻¹⁹ C、質量は 9.109 × 10⁻³¹ kg とし、重力は無視する。極板を出るとき、電子は横方向にどれだけ y 偏向しているか。答えは mm で求めよ。
v₀ = 2.5 × 10⁷ m/sL = 6 cmE = 3100 N/Ce = 1.602 × 10⁻¹⁹ Cme = 9.109 × 10⁻³¹ kg
y = mm
6.むずかしい
3 つの正の点電荷が直角三角形の頂点にある:q₃ = 10 µC は直角の頂点に、q₁ = 5 µC はそこから一方の辺に沿って 6 cm の位置に、q₂ = 10 µC はもう一方の辺に沿って 10 cm の位置にある。q₃ にはたらく静電気力の合力の大きさ F を求めよ。
q1 = 5 µCq2 = 10 µCq3 = 10 µCr13 = 6 cmr23 = 10 cm
F = N
解答
- 1. a = 3.517 × 10¹⁴ m/s²
- 2. F′ = 240 N
- 3. F = 0.6883 N
- 4. F = 3.596 N
- 5. y = 1.57 mm
- 6. F = 153.9 N
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