Đáp án vật lí 11 kết nối tri thức Bài 18: Điện trường đều

BÀI 18. ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU

II. ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU GIỮA HAI BẢN PHẲNG NHIỄM ĐIỆN ĐẶT SONG SONG

Bài 1: Để chẩn đoán hình ảnh trong y học người ta thường sử dụng tia X...

Đáp án:

Cường độ điện trường tác dụng lên electron là: E===6.10⁶(V/m)

Lực điện tác dụng lên electron là: F==1,6.10⁻¹⁹.6.10⁶=9,6.10⁻¹³ (N)

III. TÁC DỤNG CỦA ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU ĐỐI VỚI CHUYỂN ĐỘNG CỦA MỘT ĐIỆN TÍCH

Bài 1: Giữa hai bản phẳng song song nhiễm điện có cường...

Đáp án:

a) So sánh lực điện tác dụng lên điện tích q trong Hình 18.3 SGK với trọng lực tác dụng lên vật m chuyển động ném ngang trong Hình 18.4 SGK:
Vì điện tích q > 0 nên lực điện tác dụng lên điện tích cùng phương và chiếu với điện trường tức là có phương thẳng đứng hướng xuống dưới. Độ lớn của lực được xác định bằng biểu thức: F = qE.
Phương và chiều của lực điện tác dụng lên diện tích 4 trong Hình 18.3 SGK hoàn toàn trùng với phương và chiều của trọng lực có độ lớn P = mg tác dụng lên vật m được ném ngang trong Hình 18.4 SGK - phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới.
Công thức về độ lớn của của lực điện F = qE và của trọng lực P = mg tính tương tự nhau. Trong đó q tương ứng với m (số đo của hạt); E tương ứng với g (cường độ của trường).
b) Vận tốc ban đầu của điện tích q trong Hình 18.3 SGK và của vật m trong Hình 18.4 SGK đều có phương ngang, cùng chiếu. Giống như sự tương tự của ngoại lực tác dụng lên vật như đã nói ở phần (a), ta thấy có sự tương tự giữa hai chuyển động trong hai hình trên.

Bài 2: Hãy thảo luận về tác dụng của điện trường đều...

Đáp án:

a) Lực điện không ảnh hưởng đến phương ngang của chuyển động nên điện tích sẽ chuyển động đều theo phương ngang.

Lực điện có chiều thẳng đứng, hướng từ trên xuống dưới nên điện tích sẽ chuyển động nhanh dần đều theo phương dọc. Tương tự như chuyển động ném ngang, điện tích q có tốc độ không đổi theo phương ngang, theo phương dọc q có tốc độ tăng dần đều. Như vậy, dưới tác dụng của điện trường đều, vận tốc của q sẽ liên tục đối phương và tăng dẫn về độ lớn.

b) Hình dạng quỹ đạo chuyển động của điện tích q khi bay vào điện trường đều theo phương vuông góc với đường sức sẽ tương tự như quỹ đạo của vật m ném ngang và có dạng parabol.

IV. ỨNG DỤNG

Bài 1: Dao động kí là một loại thiết bị dùng để hiển thị dạng tín hiệu đưa vào...

Đáp án:

Ta thấy rằng quỹ đạo chuyển động của điện tích khi bay vào trong điện trường đều phụ thuộc vào vận tốc ban đầu, cường độ điện trường giữa hai bản phẳng điện trường.

- Hiệu điện thế U - Hiệu điện thế U_a cho phép người ta điều chỉnh vận tốc ban đầu vị của điện tử.

- Hiệu điện thế U - Hiệu điện thế U_y trên bản lái tia theo phương y cho phép chúng ta điều chỉnh quỹ đạo của tia điện tử theo phương y. Khi cố định U_a và đặt vào hai bản lái tia theo phương y một điện áp biến đổi, ta sẽ thấy điểm hiển thị của tia điện tử trên màn hành có toạ độ y biến đổi theo điện áp bên ngoài. Người ta cũng có thể cố định điện áp trên bản lái tia theo phương y và sử dụng U_a là một điện áp biến đổi cũng thu được kết quả tương tự.

- Thay đổi hiệu điện thế U - Thay đổi hiệu điện thế U_x trên hai bản lái tia theo phương x thường được thiết lập để cho điểm hiển thị của tia điện tử trên màn hình có toạ độ tăng dần theo phương x. Trong nhiều trường hợp trục Ox chính là trục thời gian.

- Dưới sự điều khiển của các bản lái tia, hình ảnh hiển thị trên màn huỳnh quang sẽ mô tả tín hiệu đầu vào là hiệu điện thế U - Dưới sự điều khiển của các bản lái tia, hình ảnh hiển thị trên màn huỳnh quang sẽ mô tả tín hiệu đầu vào là hiệu điện thế U_y và U_x được đặt vào các bản lái tia.

Bài 2: Hãy tìm hiểu về công nghệ ion âm lọc không khí được sử...

Đáp án:

Do điện trường của Trái Đất được coi là đều trong một vùng hẹp, nó có phương thẳng đứng hướng xuống dưới nên đã ảnh hưởng tới phương chiếu và độ lớn vận tốc của các ion âm. Do đó quỹ đạo chuyển động của các ion âm là đường parabol, hướng lên phía trên mặt đất tương tự như quỹ đạo được vẽ trong hình.

Dạng của các parabol này sẽ khác nhau tuỳ thuộc vào độ lớn vận tốc ban đầu vị của các ion âm, vì vậy chùm ion âm sẽ được phân tán rộng và hướng lên trên. 
Sự ảnh hưởng của điện trường đều tới chuyển động của điện tích bay vào điện trường theo phương vuông góc với đường sức đã được ứng dụng trong công nghệ ion âm lọc không khí giúp phân tán chùm ion âm được phát ra. Các ion âm phát ra có vận tốc ban đầu không giống nhau và được phân tán rộng ra, hướng lên phía trên mặt đất, giúp tiếp cận các hạt bụi mịn nhiễm điện dương dễ dàng hơn để thực hiện lọc không khí.

Bài 3: Máy lọc không khí tạo ra chùm các ion âm...

Đáp án:

Vector cường độ điện trường hướng từ trên xuống dưới ngược chiều với Oy nên hình chiếu trên phương Oy sẽ có giá trị âm.

Lực điện tác dụng lên ion âm chiếu trên phương Oy có giá trị bằng: F= -qE

●        Phương trình chuyển động theo phương Ox: x=v₀.t(1)

●     Phương trình chuyển động theo phương Oy: y=a_y.t² =t²=t² (2)

Từ (1) và (2) ta thu được phương trình quỹ đạo của chuyển động: y=  với v₀ =20 m/s đến 40 m/s 

Với v_o = 20 m/s ta thu được y₁=8,048.x²
Với v_o = 40 m/s ta thu được y₂=2,012.x²

Chùm ion phân tán từ đường parabol y₁ đến parabol y₂