Đề bài
Bắn một êlectron với vận tốc v0 vào điện trường đều giữa hai bản kim loai phẳng theo phương song song, cách đều hai bản kim loại (Hình 5.2). Hiệu điện thế giữa hai bản là U.
a) Electron sẽ bị lệch về phía bản dương hay bản âm ?
b) Biết rằng êlectron bay ra khỏi điện trường tại điểm nằm sát mép một bản. Viết biểu thức tính công của lực điện trong sự dịch chuyển của êlectron trong điện trường.
c) Viết công thức tính động năng của êlectron khi bắt đầu ra khỏi điện trường.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
+ Sử dụng biểu thức tính hiệu điện thế: \(U=Ed\)
+ Sử dụng biểu thức tính công của lực điện: \( A= e.U\)
+ Sử dụng biểu thức tính động năng: \( W_đ=\dfrac{mv^2}{2}\)
Lời giải chi tiết
a) Electron bị lệch về phía bản dương.
b) Gọi O là điểm mà electron bắt đầu bay vào điện trường của tụ điện, A là điểm mà electron bắt đầu bay ra khỏi tụ điện. A nằm sát mép bản dương, d là khoảng cách giữa hai bản, dAO là khoảng cách giữa hình chiếu của điểm A trên và điểm O; U là hiệu điện thế giữa bản dương và bản âm; E là cường độ điện trường giữa hai bản (Hình 5.2G).
Ta có \(U = Ed; U_{AO} = Ed_{AO}\) với \(d_{AO} = \dfrac{d}{2}\) thì \(U_{AO} =\dfrac{U}{2}\).
Công của lực điện tác dụng lên electron là \(A_{OA}= eU_{OA}\) với e < 0.
Vì \(U_{OA} = -U{AO}\) nên ta có \(A_{OA} = \dfrac{-eU}{2}\).
c) Công của lực điện làm tăng động năng của electron:
\({A_{OA}} = {{\rm{W}}_{{đ_A}}} - {{\rm{W}}_{{đ_O}}}\)
Vậy Công thức tính động năng củạ êlectron khi bắt đầu ra khỏi điện trường:
\(\eqalign{
& {{\rm{W}}_{{đ_A}}}{\rm{ = }}{{\rm{W}}_{{d_O}}} + {A_{OA}} \cr
& {{\rm{W}}_{{đ_A}}} = \dfrac{mv_0^2}{2} - \dfrac{eU}{2} \cr
& {{\rm{W}}_{{đ_A}}} = \dfrac{mv_0^2 - eU}{2} \cr} \)
