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)生的電場強度有多大？方向如何？電子受到的電場力是多大？方向如何？你認為電子繞核運動的向心力是由萬有引力提供的還是由電場力提供的？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?zāi)愕牟孪耄?

Answer 1

分析 根據(jù)庫侖定律公式求出質(zhì)子在電子軌道處產(chǎn)生的電場強度．根據(jù)庫侖定律公式和電場力公式求出庫侖力和電場力的大小，通過比較判斷電子繞核運動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)生的電場強度為：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，可知電子所受的萬有引力遠小于電場力，可知電子繞核運動的向心力是由電場力提供的．
答：質(zhì)子在電子軌道處產(chǎn)生的電場強度為5.1×10¹¹N/C，方向沿半徑方向向外；電子繞核運動的向心力是由電場力提供的．

點評 本題考查庫侖定律的應(yīng)用，注意在應(yīng)用時要明確應(yīng)用庫侖定律計算時，直接用絕對值運動，方向由電荷間的相互作用進行判斷．