Ống tia âm cực (CRT) là một thiết bị thường được thấy trong dao động kí điện tử cũng như màn hình ti vi

Ống tia âm cực (CRT) là một thiết bị thường được thấy trong dao động kí điện tử cũng như màn hình ti vi, máy tính (CRT),... Hình 13.6 cho thấy mô hình của một ống tia âm cực, bao gồm hai bản kim loại phẳng có chiều dài 8 cm, tích điện trái dấu, đặt song song và cách nhau 2 cm. Hiệu điện thế giữa hai bản kim loại là U = 12V

Sách bài tập Vật Lí 11 Bài 13: Điện thế và thế năng điện - Chân trời sáng tạo

Bài 13.8 (VD) trang 51 Sách bài tập Vật Lí 11: Ống tia âm cực (CRT) là một thiết bị thường được thấy trong dao động kí điện tử cũng như màn hình ti vi, máy tính (CRT),... Hình 13.6 cho thấy mô hình của một ống tia âm cực, bao gồm hai bản kim loại phẳng có chiều dài 8 cm, tích điện trái dấu, đặt song song và cách nhau 2 cm. Hiệu điện thế giữa hai bản kim loại là U = 12V. Một electron được phóng ra từ điểm A (cách đều hai bản kim loại) với vận tốc ban đầu có độ lớn $v_0={7.10}^6\text{ m}/\text{s}$  và hướng dọc theo trục của ống. Cho rằng bản kim loại bên dưới có điện thế lớn hơn. Xem tác dụng của trọng lực là không đáng kể. Lấy khối lượng của electron là 9,1.10^-31 kg.

a) Xác định tốc độ của electron khi vừa ra khỏi vùng không gian giữa hai bản kim loại.

b) Sau khi ra khỏi vùng không gian nói trên, hạt chuyển động thẳng đều đến đập vào màn huỳnh quang S. Biết S cách hai bản kim loại một đoạn 15 cm. Xác định vị trí trên màn S mà electron này đập vào.

Lời giải:

a) Cường độ điện trường giữa hai bản kim loại: $E=\frac{U}{d}=\frac{12}{2\cdot {10}^{-2}}=600\text{ V/m}$ .

Vì lực điện hướng thẳng đứng xuống dưới nên độ lớn gia tốc trên phương thẳng đứng của electron là: $a_y=\frac{\left|q\right|E}{m}=\frac{1,6\cdot {10}^{-19}\cdot 600}{9,1\cdot {10}^{-31}}\approx 1,05\cdot {10}^{14} {\text{m/s}}^{\text{2}}$

Thời gian để electron ra khỏi vùng không gian giữa hai bản kim loại là: $t=\frac{\mathcal{l}}{v_x}=\frac{8\cdot {10}^{-2}}{{7.10}^6}\approx 11,43\cdot {10}^{-9}\text{ s}$

với $\mathcal{l}=8\text{ cm}$  là chiều dài bản kim loại phẳng.

Thành phần vận tốc của hạt theo phương thẳng đứng khi hạt vừa ra khỏi vùng không gian giữa hai bản kim loại: $v_y=a_{y}t=\left(1,05\cdot {10}^{14}\right)\cdot \left(11,43\cdot {10}^{-9}\right)\approx 1,2\cdot {10}^6\text{ m/s}$

Tốc độ của electron khi vừa ra khỏi vùng không gian giữa hai bản kim loại: $v=\sqrt{v_x^2+v_y^2}=\sqrt{{\left({7.10}^6\right)}^2+{\left(1,{2.10}^6\right)}^2}\approx 7,{1.10}^6\text{ m/s}$

b) Độ lệch của hạt so với ban đầu theo phương thẳng đứng khi hạt vừa ra khỏi vùng không gian giữa hai bản kim loại là: $y=\frac{1}{2}{a}_y{t}^2=\frac{1}{2}\left(1,05\cdot {10}^{14}\right){\left(11,43\cdot {10}^{-9}\right)}^2\approx 6,86\cdot {10}^{-3}\text{ m}$

Vì sau đó hạt chuyển động thẳng đều nên thành phần v_x, v_y vẫn không thay đổi. Khi hạt đến đập vào màn huỳnh quang S, ta có: $\left\{\begin{array}{l}{s}_x=v_x{t}^{\text{'}}\\ s_y=v_y{t}^{\text{'}}\end{array}\Rightarrow s_y=v_y\frac{s_x}{v_x}=1,{2.10}^6\frac{0,15}{{7.10}^6}\approx 25,{71.10}^{-3}\text{ m}\right.$

Vị trí hạt chạm vào màn S cách trục của ống một đoạn:

$y+s_y=6,86\cdot {10}^{-3}+25,71\cdot {10}^{-3}=32,57\cdot {10}^{-3}\text{ m}$

Lời giải SBT Vật Lí 11 Bài 13: Điện thế và thế năng điện hay khác:

• Câu 13.1 (B) trang 48 Sách bài tập Vật Lí 11: Công của lực điện tác dụng lên một điện tích....

• Câu 13.2 (B) trang 48 Sách bài tập Vật Lí 11: Chọn từ/cụm từ thích hợp trong bảng dưới đây để điền vào chỗ trống: điện trường, âm, từ trường, công...

• Câu 13.3 (H) trang 48 Sách bài tập Vật Lí 11: Có bao nhiêu phát biểu sau đây là không chính xác?Công của lực điện bằng độ giảm thế năng điện....

• Câu 13.4 (H) trang 48 Sách bài tập Vật Lí 11: Trong vùng không gian có điện trường đều giữa hai bản kim loại phẳng tích điện trái dấu, xét một điện tích q chuyển động trên đường thẳng ....

• Câu 13.5 (H) trang 49 Sách bài tập Vật Lí 11: Cho một hạt mang điện dương chuyển động từ điểm A đến điểm B, C, D theo các quỹ đạo khác nhau trong điện trường đều như Hình 13.1....

• Câu 13.6 (VD) trang 49 Sách bài tập Vật Lí 11: Một điện tích q chuyển động từ điểm A đến P theo lộ trình như Hình 13.2 ...

• Bài 13.1 (B) trang 49 Sách bài tập Vật Lí 11: Khi thả một electron không có vận tốc ban đầu trong một điện trường đều thì electron chuyển động như thế nào....

• Bài 13.2 (B) trang 49 Sách bài tập Vật Lí 11: Cho hai bản kim loại phẳng đặt song song, tích điện trái dấu. Thả một electron không vận tốc ban đầu vào điện trường giữa hai bản kim loại trên....

• Bài 13.3 (H) trang 49 Sách bài tập Vật Lí 11: Cho một hạt nhân nguyên tử helium chuyển động ngược chiều đường sức điện của một điện trường đều với tốc độ ban đầu là ....

• Bài 13.4 (H) trang 50 Sách bài tập Vật Lí 11: Một hạt bụi mang điện tích $q=1\mu \text{C}$  có khối lượng m đang nằm cân bằng trong một điện trường đều giữa hai bản kim loại phẳng nằm ngang....

• Bài 13.5 (H) trang 50 Sách bài tập Vật Lí 11: Xét một vùng không gian có điện trường đều, cho 3 điểm A , B, C tạo thành một tam giác đều có độ dài các cạnh ....

• Bài 13.6 (VD) trang 50 Sách bài tập Vật Lí 11: Cho 3 bản kim loại phẳng A, B, C mang điện với bản A và C tích điện âm còn bản B tích điện dương....

• Bài 13.7 (VD) trang 51 Sách bài tập Vật Lí 11: Trong vùng không gian giữa hai tấm kim loại phẳng, tích điện trái dấu nhau và cách nhau một đoạn d = 5cm có một hạt bụi kim loại tích điện âm....

• Bài 13.9 (VD) trang 52 Sách bài tập Vật Lí 11: Cho quả cầu kim loại A mang điện tích $q_{\text{A}}=3\mu \text{C}$  được giữ cố định trên một giá đỡ cách điện....