问题
问答题
理论证明:卫星围绕中心天体以速度v做匀速圆周运动时,如果将卫星速度突然增大到
v,卫星就可以摆脱中心天体的引力.由于万有引力和点电荷之间的库仑力均与距离平方成反比,所以,电子围绕原子核的运动与卫星的运动是相似的.有一质量为m、电量为-e的电子围绕电量为Q的原子核在半径为r的圆周上做匀速圆周运动,受到光的照射,电子吸收能量从而脱离原子核的吸引.回答下列问题:2
(1)电子绕原子核在半径为r的圆周上做匀速圆周运动的速度是多大?
( 2 ) 电子绕原子核在半径为r的圆周上做匀速圆周运动的周期是多大?
(3)电子至少吸收多大能量才能脱离原子核的吸引?
答案
(1)根据牛顿第二定律得:k
=mQe r2 v2 r
解得v=kQe mr
故电子绕原子核在半径为r的圆周上做匀速圆周运动的速度v=
.kQe mr
(2)根据T=
得:T=2πr2πr v mr kQe
故电子绕原子核在半径为r的圆周上做匀速圆周运动的周期为2πr
.mr kQe
(3)电子至少具有
v才能脱离原子核的吸引,2
根据能量守恒得:
E+
mv2=1 2
m(1 2
v)22
解得:E=
.kQe 2r
故电子至少吸收E=
能量才能脱离原子核的吸引.kQe 2r