Hai bản phẳng nhiễm điện trái dấu có kích thước lớn

Hai bản phẳng nhiễm điện trái dấu có kích thước lớn và bằng nhau, đặt song song với nhau, cách nhau một khoảng d = 12 cm24 V mà electron chuyển động được.

Sách bài tập Vật Lí 11 Bài 18: Điện trường đều - Kết nối tri thức

Câu 18.17* trang 38 Sách bài tập Vật Lí 11: Hai bản phẳng nhiễm điện trái dấu có kích thước lớn và bằng nhau, đặt song song với nhau, cách nhau một khoảng d = 12 cm. Hiệu điện thế giữa hai bản phẳng là 24 V (Hình 18.4). Một electron bay vào chính giữa hai bản phẳng theo phương vuông góc với các đường sức điện trường với vận tốc 20000 m/s. Chọn gốc toạ độ đúng tại điểm electron bắt đầu bay vào điện trường đều. Bỏ qua điện trường của Trái Đất, lực cản môi trường. Hãy tính tầm xa theo phương Ox mà electron chuyển động được.

Hình18.4. Electron bay vào điện trường đều giữa hai bản phẳng nhiễm điện trái dấu

Lời giải:

Sử dụng công thức $E=\frac{U}{d}$ ta tính được cường độ điện trường giữa hai bản phẳng là:

$E=\frac{24}{{12.10}^{-2}}=200\left(\text{V}/\text{m}\right)$

Chú ý rằng cường độ điện trường có chiều ngược với trục Oy nên khi chiếu lên phương Oy sẽ lấy giá trị đại số là số âm.

Từ công thức định nghĩa cường độ điện trường $\overrightarrow{E}=\frac{\overrightarrow{F}}{q}$ ta tìm được công thức tính lực tác dụng lên một điện tích q đặt trong điện trường: $\overrightarrow{F}=q\overrightarrow{E}$.

Lực điện tác dụng lên electron có độ lớn bằng:

F = qE = (-1,6.10^-19).(-200) = +3,2.10^-17 N

Lực điện tác dụng lên electron cùng phương với cường độ điện trường $\overrightarrow{E}$ nên cùng phương với Oy. Dấu dương (+) ở kết quả thể hiện lực tác dụng hướng lên phía trên cùng chiều Oy.

Theo phương Ox: Hình chiếu của lực điện bằng 0 nên electron chuyển động đều với phương trình chuyển động: x = v₀t = 20000t (m) (1)

Theo phương Oy: Hình chiếu của lực điện tác dụng bằng +3,2.10^-17 (N) không đổi nên electron sẽ chuyển động nhanh dần đều với gia tốc:

$a=\frac{F}{m}=\frac{3,2\cdot {10}^{-17}}{9,1\cdot {10}^{-31}}=+3,516\cdot {10}^{13}\left({\text{m/s}}^{\text{2}}\right)$

Phương trình chuyển động theo phương Oy sẽ là: $y=\frac{1}{2}{\text{at}}^2=1,{758.10}^{13}{\text{t}}^2\left(\text{m}\right)$(2)

Từ (1) ta rút ra $t=\frac{x}{20000}$ rồi thay vào (2) ta thu được phương trình quỹ đạo của chuyển động: $y=\frac{1}{2}a{t}^2=1,{758.10}^{13}{\left(\frac{x}{20000}\right)}^2=4,{395.10}^4{x}^2\left(m\right)$

Kết quả cho thấy electron sẽ chuyển động theo cung parabol hướng lên bản phẳng nhiễm điện dương và khi gặp bản phẳng này chuyển động sẽ kết thúc. Ở điểm cuối cùng của chuyển động, hoành độ sẽ đạt giá trị cực đại, lúc này tung độ của electron là: y = 6 cm.

Từ phương trình quỹ đạo ta xác định được tầm xa theo phương Ox mà electron đạt được: 6.10^-2 = 4,395.10⁴.$x_{max}^2$

Nên x_max = 1,16839.10^-3 (m).

Lời giải SBT Vật Lí 11 Bài 18: Điện trường đều hay khác:

• Câu 18.1 trang 34 Sách bài tập Vật Lí 11: Cường độ điện trường đều giữa hai bản kim loại phẳng song song được nối với nguồn điện có hiệu điện thế U sẽ giảm đi khi ....

• Câu 18.2 trang 35 Sách bài tập Vật Lí 11: Điện trường đều tồn tại ở ....

• Câu 18.3 trang 35 Sách bài tập Vật Lí 11: Các đường sức điện trong điện trường đều ....

• Câu 18.4 trang 35 Sách bài tập Vật Lí 11: Khoảng cách giữa hai cực của ống phóng tia X (Hình 18.1) bằng 2 cm ....

• Câu 18.5 trang 35 Sách bài tập Vật Lí 11: Trong ống phóng tia X ở Bài 18.4, một electron có điện tích $e=-1,{6.10}^{-19}\text{C}$ bật ra khỏi bản cực âm ....

• Câu 18.6 trang 35 Sách bài tập Vật Lí 11: Ion âm OH^- được phát ra từ một máy lọc không khí ở nơi có điện trường trái đất bằng 120 V/m ....

• Câu 18.7 trang 35 Sách bài tập Vật Lí 11: Trong cơ thể sống, có nhiều loại tế bào, màng tế bào có nhiệm vụ kiểm soát các chất ....

• Câu 18.8 trang 35 Sách bài tập Vật Lí 11: Một ion âm có điện tích $-3,2\cdot {10}^{-19}\text{C}$ đi vào trong màng tế bào ở câu 7 ....

• Câu 18.9 trang 36 Sách bài tập Vật Lí 11: Cho hai tấm kim loại phẳng rộng, đặt nằm ngang, song song với nhau và cách nhau d = 5 cm ....

• Câu 18.10 trang 36 Sách bài tập Vật Lí 11: Khi một điện tích chuyển động vào điện trường đều theo phương vuông góc với đường sức điện ....

• Câu 18.11 trang 36 Sách bài tập Vật Lí 11: Khi một điện tích chuyển động vào điện trường đều theo phương vuông góc với đường sức điện thì điện trường sẽ không ảnh hưởng tới ....

• Câu 18.12 trang 36 Sách bài tập Vật Lí 11: Quỹ đạo chuyển động của một điện tích điểm q bay vào một điện trường đều $\overrightarrow{E}$ theo phương vuông góc với đường sức không phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây? ....

• Câu 18.13 trang 36 Sách bài tập Vật Lí 11: Máy gia tốc có thể gia tốc cho các hạt mang điện tới tốc độ đủ lớn rồi cho va chạm ....

• Câu 18.14 trang 37 Sách bài tập Vật Lí 11: Kết quả tán xạ của hạt electron $\left(q_1=-1,{6.10}^{-19}\text{C}\right)$ và positron $\left(q_2=+1,6\cdot {10}^{-19}\text{C}\right)$ trong máy gia tốc ở năng lượng cao cho ra hai hạt ....

• Câu 18.15 trang 37 Sách bài tập Vật Lí 11: Hãy cho ví dụ về ứng dụng thực tiễn tác dụng của điện trường đối với chuyển động của điện tích bay vào điện trường đều ....

• Câu 18.16 trang 37 Sách bài tập Vật Lí 11: Một electron bay vào điện trường đều $\overrightarrow{E}$ của Trái Đất với vận tốc ban đầu v₀ theo phương vuông góc với đường sức ....

• Câu 18.18 trang 38 Sách bài tập Vật Lí 11: Hãy tính vận tốc theo phương Oy và động năng của electron khi va chạm với bản phẳng nhiễm điện dương ở bài 18.17 ....

• Câu 18.19 trang 38 Sách bài tập Vật Lí 11: Đặt vào hai bản kim loại phẳng song song, cách nhau 2 cm một hiệu điện thế U = 500 V ....