Расстояние между пластинами заряженного плоского конденсатора равно d. От одной из пластин одновременно стали двигаться по нормали к ним протон и альфа-частица. Какое расстояние пройдет альфа-частица за время, необходимое протону на весь путь от одной пластины до другой?
A) d/8 B) d/6 C) d/4 D) d/2

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Поскольку альфа-частица является ионом гелия, состоящим из двух протонов и двух нейтронов, ее заряд равен +2е, где е - элементарный заряд. Заряд протона равен е.

Пусть расстояние, пройденное протоном от одной пластины до другой, равно d. Заряд пластин конденсатора равномерно распределен, поэтому напряженность поля внутри конденсатора постоянна.

Ускоряющая сила, действующая на протон: F = eE, где E - напряженность поля. Работа совершенная над протоном: A = qU, где q - заряд, U - напряжение между пластинами.

Пусть протон пройдет путь d за время t. Тогда A = Fd, а скорость протона v = at, где a - ускорение протона. Из уравнения теоремы Кинематики v^2 = u^2 + 2as, где u - начальная скорость, следует, что v = at = d/t, где a = F/m, m - масса протона.

Исходя из этого, длина пути, пройденного альфа-частицей, равна d/4. Таким образом, правильный ответ C) d/4.