Question

11．在氫原子中，電子的平均軌道半徑為5.3×10^-11m，質(zhì)子在電子軌道處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度有多大？方向如何？電子受到的電場(chǎng)力是多大？方向如何？你認(rèn)為電子繞核運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬(wàn)有引力提供的還是由電場(chǎng)力提供的？電子的質(zhì)量為9.1×10^-31kg，質(zhì)子的質(zhì)量是1.67×10^-27kg，根據(jù)這些數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)愕牟孪耄?

Answer 1

分析 根據(jù)庫(kù)侖定律公式求出質(zhì)子在電子軌道處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度．根據(jù)庫(kù)侖定律公式和電場(chǎng)力公式求出庫(kù)侖力和電場(chǎng)力的大小，通過(guò)比較判斷電子繞核運(yùn)動(dòng)的向心力是由什么力提供的．

解答 解：質(zhì)子在電子軌道處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為：E=$k\frac{e}{{r}^{2}}$=$9.0×1{0}^{9}×\frac{1.6×1{0}^{-19}}{（5.3×1{0}^{-11}）^{2}}$N/C=5.1×10¹¹N/C，方向沿半徑方向向外．
電子所受的萬(wàn)有引力為：${F}_{1}=G\frac{Mm}{{r}^{2}}=6.67×1{0}^{-11}×\frac{9.1×1{0}^{-31}×1.67×1{0}^{-27}}{（5.3×1{0}^{-11}）^{2}}$N=3.6×10^-47N，
電子所受的電場(chǎng)力為：${F}_{2}=eE=1.6×1{0}^{-19}×5.1×1{0}^{11}$N=8.16×10^-8N，可知電子所受的萬(wàn)有引力遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力，可知電子繞核運(yùn)動(dòng)的向心力是由電場(chǎng)力提供的．
答：質(zhì)子在電子軌道處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度為5.1×10¹¹N/C，方向沿半徑方向向外；電子繞核運(yùn)動(dòng)的向心力是由電場(chǎng)力提供的．

點(diǎn)評(píng) 本題考查庫(kù)侖定律的應(yīng)用，注意在應(yīng)用時(shí)要明確應(yīng)用庫(kù)侖定律計(jì)算時(shí)，直接用絕對(duì)值運(yùn)動(dòng)，方向由電荷間的相互作用進(jìn)行判斷．