Elektron i skrått kast mellom horisontale plater

Del 2, alle hjelpemidler

Elektron i skrått kast mellom horisontale plater

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Et elektron blir sendt ut fra en kilde og kommer på skrå inn i et område mellom to horisontale plater. Spenningen over platene U=200 V. Elektronet kommer inn gjennom et hull i den nederste plata ved et punkt A. Startfarten til elektronet v0=0,010c. Utgangsvinkelen α=43°. Elektronet treffer den nederste plata i punktet B. Avstanden mellom platene er 10 cm. Figuren har ikke nødvendigvis riktige størrelsesforhold. Se bort fra alle andre krefter enn elektriske krefter i denne oppgaven.

Elektron sendt inn ved A med startfart v0 og vinkel alfa mellom to plater med spenning U, treffer B

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Vis at elektronet bruker 1,2⋅10−8 sekunder mellom A og B.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem avstanden mellom A og B.

Fasit

Akselerasjonen a=eUmed=3,52⋅1014 m/s2 nedover gir t=2v0sin⁡αa=1,16⋅10−8 s≈1,2⋅10−8 s.

AB=2,6 cm

LøsningsforslagKI-generert

Feltet mellom platene er homogent, med feltstyrke

E=Ud=200 V0,10 m=2,0⋅103 V/m

Feltet peker fra den positive plata mot den negative, altså oppover. Elektronet har negativ ladning, så den elektriske kraften F=eE virker nedover, mot den positive plata. Vi ser bort fra alle andre krefter, så akselerasjonen er konstant og rettet nedover:

a=eEme=eUmed=1,602⋅10−19 C⋅200 V9,109⋅10−31 kg⋅0,10 m=3,52⋅1014 m/s2

Bevegelsen er dermed et skrått kast, med a i stedet for g. Startfarten er v0=0,010⋅3,00⋅108 m/s=3,00⋅106 m/s, som er så liten i forhold til lysfarten at vi kan bruke klassisk mekanikk.

Den loddrette startfarten er

v0y=v0sin⁡α=3,00⋅106 m/s⋅sin⁡43°=2,05⋅106 m/s

Elektronet er tilbake ved den nederste plata når den loddrette forflytningen er null:

y=v0yt−12at2=0⇒t=2v0ya=2⋅2,046⋅106 m/s3,517⋅1014 m/s2=1,16⋅10−8 s

Elektronet bruker altså t≈1,2⋅10−8 s mellom A og B.

Vi sjekker at elektronet ikke treffer den øverste plata. Den største høyden er ymaks=v0y22a=6,0⋅10−3 m=6,0 mm, som er godt under 10 cm.

Den elektriske kraften virker bare loddrett, så den vannrette fartskomponenten er konstant:

v0x=v0cos⁡α=3,00⋅106 m/s⋅cos⁡43°=2,19⋅106 m/s
AB=v0xt=2,19⋅106 m/s⋅1,16⋅10−8 s=2,55⋅10−2 m

Avstanden mellom A og B er 2,6 cm.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 3 poeng

2 poeng

1 poeng: Riktig uttrykk for akselerasjon.
2 poeng: Alt riktig.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i fysikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.
Vedlegg

Vedleggene i oppgavesettet til Fysikk 2 V2024. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).

Åpne på egen side: Faktavedlegg · Formelvedlegg · Programmeringsvedlegg

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt