Một hạt bụi có khối lượng m = 5.10-4g, mang điện tích q > 0 (coi là điện tích điểm), nằm lơ lửng giữa hai bản tụ điện nằm ngang và cách đều hai bản tụ. Khoảng cách giữa hai bản tụ là d = 1cm, hiệu điện thế giữa hai bản tụ khi đó là U1 = 200V. Lấy g = 10m/s2. a. Tính độ lớn điện tích q của hạt bụi. b. Xoay hai bản tụ thẳng đứng và giảm hiệu điện thế còn U2 = 100V rồi đặt hạt bụi trên vào vị trí cũ. Hỏi sau bao lâu hạt bụi chuyển động tới bản âm? Tính vận tốc của hạt bụi khi đó.

Đáp án:

 $\begin{gathered}
  a.2,{5.10^{ - 10}}\left( C \right) \hfill \\
  b.0,045\left( s \right) \hfill \\ 
\end{gathered} $

Giải thích các bước giải:

 a. Hạt bụi cân bằng

$\begin{gathered}
  P = F \hfill \\
   \Rightarrow mg = qE = q.\frac{U}{d} \hfill \\
   \Rightarrow {5.10^{ - 7}}.10 = q.\frac{{200}}{{0,01}} \hfill \\
   \Rightarrow q = 2,{5.10^{ - 10}}\left( C \right) \hfill \\ 
\end{gathered} $

b. Áp dụng định luật 2 Niuton

$a = \frac{F}{m} = \frac{{qE}}{m} = \frac{{qU}}{{md}} = \frac{{2,{{5.10}^{ - 10}}.100}}{{{{5.10}^{ - 7}}.0,01}} = 5m/{s^2}$

Thời gian bụi chuyển động đến bản âm

$s = \frac{d}{2} = \frac{{a{t^2}}}{2} \Rightarrow \frac{{0,01}}{2} = \frac{{5{t^2}}}{2} \Rightarrow t = 0,045\left( s \right)$