Câu hỏi
Câu 2 (7 điểm): Một hạt bụi có khối lượng m=2,22times 10^-12kg rơi từ một vị trí cách đều hai bản của một tụ điện phẳng. Tụ điện được đặt thẳng đứng trong không khí, khoảng cách giữa hai bản tụ là d =0,02m Do sức cản của không khí, hạt bụi tích điện q=6,55times 10^-17C chuyển động đều với vận tốc v=0,02m/s Khi đặt vào hai bản của tụ điện một hiệu điện thế U=300V thì sau một thời gian chuyển động hạt bụi đập vào một trong hai bản tu. 1. Mô tả cấu tạo của tụ điện bằng hình vẽ. 2. Phân tích các lực tác dụng lên hạt bụi. Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên hạt bụi. 3. Xác định vận tốc chuyển động của hạt bụi theo phương thẳng đứng và theo phương ngang. 4. Tính khoảng thời gian từ lúc thả hạt bụi rơi cho đến khi nó chạm vào một bản tụ. 5. Điều gì xảy ra nếu đặt tụ điện nằm ngang, hạt bụi sẽ chuyển động như thế nào? Hạt bui có thể nằm lơ lửng ở giữa tụ điện được không? Giải thích. (a=9,80m/s^2;c_(0)=8,86times 10^-12C^2/Ncdot m^2;mu _(0)=4pi times 10^-7H/m)
Xác minh chuyên gia
Giải pháp
4.6(267 phiếu bầu)
Ngọc Tuấnthầy · Hướng dẫn 5 năm
Trả lời
1. Tụ điện phẳng bao gồm hai bản dẫn điện phẳng cách biệt bởi một lớp chất cách điện.<br />2. Các lực tác dụng lên hạt bụi bao gồm: lực điện từ do hiệu điện thế giữa hai bản tụ, lực cản của không khí và trọng lực.<br />3. Vận tốc chuyển động của hạt bụi theo phương thẳng đứng và phương ngang sẽ thay đổi do tác động của các lực đã nêu ở trên.<br />4. Thời gian rơi của hạt bụi trước khi chạm vào một bản tụ có thể được tính bằng cách sử dụng phương trình chuyển động đều có gia tốc.<br />5. Nếu tụ điện nằm ngang, hạt bụi sẽ chuyển động theo một quỹ đạo parabolical. Hạt bụi có thể nằm lơ lửng giữa tụ điện nếu hiệu điện thế giữa hai bản tụ đủ lớn để cân bằng lực cản của không khí và trọng lực.
Giải thích
1. Tụ điện phẳng là một thiết bị điện tử cơ bản, bao gồm hai bản dẫn điện phẳng và cách biệt bởi một lớp chất cách điện. Khi hiệu điện thế được áp dụng giữa hai bản, nó tạo ra một điện trường giữa chúng.<br />2. Khi hạt bụi tích điện rơi vào khu vực giữa hai bản tụ, nó sẽ trải qua một số lực. Lực điện từ do hiệu điện thế giữa hai bản tụ tác động lên hạt bụi. Lực cản của không khí cũng tác động lên hạt bụi, cố gắng làm giảm vận tốc của nó.<br />3. Vận tốc chuyển động của hạt bụi sẽ thay đổi do tác động của lực điện từ và lực cản của không khí. Phương thẳng đứng sẽ chịu tác động của trọng lực và lực điện từ, trong khi phương ngang sẽ chịu tác động của lực cản của không khí.<br />4. Để xác định thời gian mà hạt bụi rơi trước khi chạm vào một bản tụ, chúng ta cần xem xét vận tốc ban đầu của nó và gia tốc do lực điện từ và lực cản của không khí tạo ra.<br />5. Nếu tụ điện nằm ngang, lực điện từ sẽ không tác động lên hạt bụi theo phương thẳng đứng. Do đó, hạt bụi sẽ chuyển động theo một quỹ đạo parabolical. Nếu hiệu điện thế giữa hai bản tụ đủ lớn, hạt bụi có thể nằm lơ lửng giữa tụ điện.