Giải chi tiết III.8 Bài tập cuối Chương 3 (trang 47, 48, 49) – SBT Vật lí 11 Kết nối tri thức. Gợi ý: Tác dụng của điện trường đều đối với chuyển động của một điện tích.
Câu hỏi/Đề bài:
Một nhóm học sinh nghiên cứu cơ chế lái tia điện tử của bản lái tia trong máy dao động kí. Họ phát hiện rằng khi electron đi qua bản lái tia không chỉ thay đổi phương của chuyển động mà còn được tăng tốc. Tụ điện phẳng được dùng để khảo sát có khoảng cách giữa hai bản tụ d = 1 cm được mắc vào nguồn không đổi hiệu điện thế
U = 12 V. Trong một thí nghiệm, khi cho một electron với vận tốc có độ lớn \({v_0} = 200000\)m/s đi vào điện trường giữa hai bản tụ tại điểm M nằm chính giữa hai bản tụ và đi ra khỏi điện trường tại điểm N cách bản cực âm 4,9 mm như Hình III.2. Hãy xác định độ lớn vận tốc của electron khi đi ra khỏi điện trường.
Hướng dẫn:
Tác dụng của điện trường đều đối với chuyển động của một điện tích .
Chuyển động này được coi là chuyển động ném ngang
Lời giải:
Điện trường bên trong bản tụ điện phẳng là điện trường đều => chuyển động của e được coi là chuyển động ném ngang .
Ta có theo phương Ox , hạt chuyển động thẳng đều => Phương trình chuyển động theo phương Ox : \(x = {v_0}t\) (1)
Theo phương Oy , hạt chuyển động rơi tự do => Phương trình chuyển động theo phương Oy : \(\begin{array}{l}y = \frac{1}{2}{a_y}{t^2} = \frac{1}{2}\frac{{qU}}{{md}}{t^2} = \frac{1}{2}\frac{{qU}}{{md}}{\left( {\frac{x}{{{v_0}}}} \right)^2}\\\end{array}\) (2)
Mà ta có \(y = 2.0,{5.10^{ – 2}} = 0,01m\) thay vào (2) => \(x = 1,{94.10^{ – 3}}m\)
=> \({v_y} = {a_y}t = \frac{{qU}}{{md}}\frac{x}{{{v_0}}} = 2046593m/s\)
Vận tốc của electron khi đi ra khỏi điện trường \(v = \sqrt {v_x^2 + v_y^2} = \sqrt {{{200000}^2} + {{2046593}^2}} = 2056342m/s\)