高校物理「電気」金属板Ａ，Ｂを６．０ｃｍの間隔で平行に置き、電圧１２Ｖの…�D

高校物理「電気」金属板Ａ，Ｂを６．０ｃｍの間隔で平行に置き、電圧１２Ｖの…�D

◆問題

充分に広い金属板Ａ，Ｂを６．０ｃｍの間隔で平行に置き、電圧１２Ｖの電源をつないで負極側を接地して、金属板間に一様な電場をつくる。Ａ，Ｂに対して垂直な線上において、Ａから３．０ｃｍの点をＰ，Ｂから２．０ｃｍの点をＱとして次の問いに答えよ。

(1) Ｐ，Ｑにおける電場の強さを求めよ。

(2) 点Ｐの電位を求めよ。

(3) ＰＱ間の電位差を求めよ。

(4) 電荷−４．８×１０^-19Ｃの粒子が、静電気力によってＱからＰに運ばれるとき、電場がする仕事を求めよ。

(5) 電荷−４．８×１０^-19Ｃ，質量３．０×１０^-20ｋｇの粒子が、Ｑを静かに出発し、この電場から力を受けてＰに達したときの速さを求めよ。ただし、粒子にはたらく重力は無視できるものとする。


参考図

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↓(5)の解答解説はこの下↓


◆解答解説

先ほど(4)で、ＱからＰまで運ばれたときの仕事Ｗ＝９．６×１０^-19[Ｊ]を求めました。

今回は、このＷが物体の運動エネルギーに変わると考えます。
Ｐでの速さをｖとすれば、

Ｗ＝(１／２)ｍｖ²

ですね。
Ｗとｍに数値を代入して計算するのて、先にｖについて解いておきましょう！

ｖ²＝２Ｗ／ｍ
ｖ＝√(２Ｗ／ｍ)

これに、Ｗ＝９．６×１０^-19，ｍ＝３．０×１０^-20を代入すると、

ｖ＝√(２×９．６×１０^-19／３．０×１０^-20）
　＝√(１９．２／０．３)
　＝√６４
　＝８．０[ｍ／ｓ]


ちなみに、Ｆ＝ｍａから、加速度を出して、等加速度運動の公式を使って求めることもできますね！

(1)に戻る→Ｐ，Ｑにおける電場の強さ


◆関連項目
電気・磁気まとめ

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