GIẢI BÀI TẬP QUỸ ĐẠO CỦA ELECTRON TRONG ĐIỆN TRƯỜNG
I. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
- Nếu điện tích cân bằng thì:
\(\overrightarrow F = \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} + \overrightarrow {{F_3}} + ... + \overrightarrow {{F_n}} = 0\)
- Khi hạt mang điện được thả tự do không vận tốc đầu trong một điện trường đều thì dưới tác dụng của lực điện, hạt mang điện chuyển động theo một đường thẳng song song với đường sức điện.
+ Nếu điện tích dương (q > 0) thì hạt mang điện (q) sẽ chuyển động cùng chiều điện trường.
+ Nếu điện tích âm (q < 0) thì hạt mang điện (q ) sẽ chuyển động ngược chiều điện trường.
- Khi đó chuyển động của hạt mang điện là chuyển động thẳng biến đổi đều.
- Áp dụng các công thức:
+ Tọa độ: x = x0 + v0.t + (1/2)a.t2.
+ Vận tốc: v = v0 + a.t .
+ Công thức độc lập thời gian v2 – v02 = 2.a.s và s = |x - x0|.
- Khi hạt mang điện bay vào trong điện trường với vận tốc ban đầu v0 vuông góc với các đường sức điện. Hạt chịu tác dụng của lực điện không đổi có hướng vuông góc với v0, chuyển động của hạt tương tự như chuyển động của một vật bị ném ngang trong trường trọng lực. Quỹ đạo của hạt là một phần của đường paraboℓ.
- Độ lớn lực tác dụng: F = qE
Sử dụng phương pháp tọa độ , phân tích chuyển động của vật thành hai thành phần để giải toán
Khi đó:
Gia tốc của chuyển động: ax=0 và ay=F/m
II. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Một electron bay với vận tốc v = 1,12.108 m/s từ một điểm có điện thế V1 = 600 V, theo hướng của đường sức. Xác định điện thế V2 tại điểm mà electron dừng lại.
Giải
Áp dụng định lý động năng:
A=0-1/2mv2=-6,65.1017J
Mặc khác A = eU
=> U=A/q=410F
=> V2=V1-U=190V
Ví dụ 2: Một electron bắt đầu chuyển động dọc theo đường sức của điện trường giữa hai bản tụ của một tụ điện phẳng. Hai bản tụ cách nhau một khoảng d = 2 cm và giữa chúng có một hiệu điện thế U = 120 V. Electron sẽ có vận tốc là bao nhiêu khi dịch chuyển được một quãng đường 3 cm.
Giải
Áp dụng định lý động năng
A=1/2mv2 -0
Mặc khác:
A = F.s = qEd = q.U/d
=> v=7,9.106m/s
III. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Bài 1: Một electron bay từ bản âm sang bản dương của một tụ điện phẳng. Điện trường trong khoảng hai bản tụ là điện trường đều có cường độ E = 6.104 V/m. Khoảng cách giữa hai bản tụ là d = 5 cm.
a. Tính gia tốc của electron.
b. Tính thời gian bay của electron biết vận tốc ban đầu bằng 0.
c. Tính vận tốc của electron khi nó chạm vào bản dương.
Đ/S:
a. Gia tốc của electron: 1,05.1016m/s2
b. Thời gian bay của electron: 3.10-9s
c. Vận tốc của electron khi chạm bản dương: v = 3,2.10+ m/s.
Bài 2: Giữ hai bản của một tụ điện phẳng, đặt nằm ngang có một hiệu điện thế U1 = 1000 V, khoảng cách giữa hai bản là d = 1 cm. Ở đúng giữa hai bản có một giọt thủy ngân nhỏ tích điện, nằm lơ lửng. Đột nhiên hiệu điện thế giảm xuống chỉ còn U2 = 995 V. Hỏi sau bao lâu giọt thủy ngân rơi xuống bản dương?
Đ/S: Thời gian rơi là 0,45s
...
---Để xem đầy đủ nội dung phần Bài tập vận dụng, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---
Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Tài liệu Chuyên đề giải bài tập Quỹ đạo của electron trong điện trường môn Lý 11 năm 2020. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
Chúc các em học tập tốt !
