Exercices : particules chargées dans un champ électrique MRU, MRUA, décomposition du mouvement, force électrique, travail et énergie cinétique

, par  Bernard Vuilleumier , popularité : 3%

Données numériques

  • charge élémentaire e=1.6 \times 10^{-19} C
  • masse de l’électron m_e=9.1095 \times 10^{-31} kg
  • masse du proton m_p=1.6726 \times 10^{-27} kg


Exercice 1
Un électron et un proton sont placés immobiles dans un champ électrique E=580 N/C. Que vaut la vitesse de chacune de ces particules 4.8 \times 10^{-8} s après qu’elles ont été lâchées ?

- Rép. 4.89 \times 10^6 m/s, 2.66 \times 10^3 m/s.



Exercice 2
Un proton est projeté selon un axe Ox dans une région où règne un champ électrique uniforme E=8 \times 10^5 N/C qui a même direction que l’axe Ox mais qui est de sens opposé au déplacement du proton. Le proton parcourt une distance d=7 cm avant de s’immobiliser.

  1. Que vaut l’accélération du proton ?
  2. Quelle est sa vitesse initiale ?
  3. Combien de temps ce freinage a-t-il duré ?

- Rép. 7.65 \times 10^{13} m/s^2, 3.27 \times 10^6 m/s, 4.28 \times 10^{-8} s.



Exercice 3
Un proton part de l’arrêt et accélère dans un champ électrique uniforme E=360 N/C. Un instant plus tard, sa vitesse - non relativiste car beaucoup plus petite que la vitesse de la lumière, vaut v=8 \times 10^5 m/s.

  1. Quelle est l’accélération de ce proton ?
  2. Quel temps faut-il au proton pour atteindre cette vitesse ?
  3. Quelle distance a-t-il parcourue lorsqu’il atteint cette vitesse ?
  4. Que vaut alors son énergie cinétique ?

- Rép. 3.44 \times 10^{10} m/s^2, 2.32 \times 10^{-5} s, 9.29 m, 5.35 \times 10^{-16} J.



Exercice 4
Un proton se déplace horizontalement à la vitesse v=6.4 \times 10^5 m/s. Il pénètre dans un champ électrique uniforme vertical E=9.6 \times 10^3 N/C.

  1. Quel temps lui faut-il pour parcourir une distance horizontale de 7 cm ?
  2. Quel déplacement vertical a-t-il subi après avoir parcouru cette distance ?
  3. Que valent les composantes horizontale v_x et verticale v_y de sa vitesse lorsqu’il a parcouru cette distance ?

N. B. Vous négligerez tout effet gravitationnel dans cet
exercice.

- Rép. 1.09 \times 10^{-7} s, 5.5 mm, 6.4 \times 10^5 m/s, 1.00 \times 10^5 m/s.



Exercice 5
Un électron est projeté sous un angle \theta=15° par rapport à l’horizontale à une vitesse v=8.2 \times 10^5 m/s dans une région de l’espace où règne un champ électrique vertical E=670 N/C.

  1. Quel temps faut-il à cet électron pour retourner à sa hauteur initiale ?
  2. Quelle hauteur maximale atteint-il ?
  3. Que vaut son déplacement horizontal lorsqu’il atteint cette hauteur ?

N. B. Vous négligerez tout effet gravitationnel dans cet exercice.

- Rép. 3.61 \times 10^{-9} s, 0.19 mm, 1.43 mm.


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