Question

11．在氢原子中，电子的平均轨道半径为5.3×10^-11m，质子在电子轨道处产生的电场强度有多大？方向如何？电子受到的电场力是多大？方向如何？你认为电子绕核运动的向心力是由万有引力提供的还是由电场力提供的？电子的质量为9.1×10^-31kg，质子的质量是1.67×10^-27kg，根据这些数据检验你的猜想．

Answer 1

分析 根据库仑定律公式求出质子在电子轨道处产生的电场强度．根据库仑定律公式和电场力公式求出库仑力和电场力的大小，通过比较判断电子绕核运动的向心力是由什么力提供的．

解答 解：质子在电子轨道处产生的电场强度为：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，方向沿半径方向向外．
电子所受的万有引力为：${F}_{1}=G\frac{Mm}{{r}^{2}}=6.67×1{0}^{-11}×\frac{9.1×1{0}^{-31}×1.67×1{0}^{-27}}{（5.3×1{0}^{-11}）^{2}}$N=3.6×10^-47N，
电子所受的电场力为：${F}_{2}=eE=1.6×1{0}^{-19}×5.1×1{0}^{11}$N=8.16×10^-8N，可知电子所受的万有引力远小于电场力，可知电子绕核运动的向心力是由电场力提供的．
答：质子在电子轨道处产生的电场强度为5.1×10¹¹N/C，方向沿半径方向向外；电子绕核运动的向心力是由电场力提供的．

点评 本题考查库仑定律的应用，注意在应用时要明确应用库仑定律计算时，直接用绝对值运动，方向由电荷间的相互作用进行判断．