Номер 908, страница 262 - гдз по физике 11 класс сборник задач Дорофейчик, Силенков

908. Укажите пары частиц, между которыми могут действовать кулоновские силы: 1) протон и нейтрон; 2) протон и протон; 3) протон и электрон; 4) нейтрон и электрон; 5) нейтрон и нейтрон; 6) протон и позитрон; 7) электрон и позитрон.

Решение

Кулоновские силы, также известные как электростатические силы, возникают между телами или частицами, обладающими электрическим зарядом. Величина этой силы определяется законом Кулона: $F = k \frac{|q_1 q_2|}{r^2}$, где $q_1$ и $q_2$ — величины зарядов взаимодействующих частиц, $r$ — расстояние между ними, а $k$ — коэффициент пропорциональности. Из формулы видно, что для существования кулоновской силы (то есть, чтобы $F \neq 0$) необходимо, чтобы обе частицы имели ненулевой электрический заряд ($q_1 \neq 0$ и $q_2 \neq 0$).

Рассмотрим электрические заряды частиц, упомянутых в задаче:

• Протон ($p^+$) — имеет положительный элементарный заряд $q_p = +e$.
• Нейтрон ($n^0$) — электрически нейтрален, его заряд равен нулю $q_n = 0$.
• Электрон ($e^−$) — имеет отрицательный элементарный заряд $q_e = -e$.
• Позитрон ($e^+$) — является античастицей электрона и имеет положительный элементарный заряд $q_{e^+} = +e$.

Проанализируем каждую из предложенных пар:

1) протон и нейтрон
Протон заряжен ($q_p \neq 0$), а нейтрон нейтрален ($q_n = 0$). Так как заряд одной из частиц равен нулю, кулоновская сила между ними отсутствует.

2) протон и протон
Оба протона имеют положительный заряд ($q_p \neq 0$). Между ними будут действовать кулоновские силы отталкивания, так как их заряды одноименные.

3) протон и электрон
Протон и электрон имеют заряды, ненулевые и противоположные по знаку ($q_p = +e$, $q_e = -e$). Между ними будут действовать кулоновские силы притяжения.

4) нейтрон и электрон
Электрон заряжен ($q_e \neq 0$), а нейтрон нейтрален ($q_n = 0$). Кулоновская сила между ними отсутствует.

5) нейтрон и нейтрон
Оба нейтрона не имеют электрического заряда ($q_n = 0$). Кулоновское взаимодействие между ними отсутствует.

6) протон и позитрон
Протон и позитрон обладают положительными зарядами ($q_p = +e$, $q_{e^+} = +e$). Между ними будут действовать кулоновские силы отталкивания.

7) электрон и позитрон
Электрон и позитрон являются частицей и античастицей, их заряды ненулевые и противоположны по знаку ($q_e = -e$, $q_{e^+} = +e$). Между ними будут действовать кулоновские силы притяжения.

Таким образом, кулоновские силы могут действовать только между теми парами частиц, в которых обе частицы обладают электрическим зарядом.

Ответ: 2) протон и протон; 3) протон и электрон; 6) протон и позитрон; 7) электрон и позитрон.