Câu hỏi:
2 năm trước
Một hạt bụi nằm cân bằng trong khoảng giữa hai tấm kim loại song song nằm ngang và nhiễm điện trái dấu. Biết rằng hạt bụi cách bản dưới đoạn \(d = 0,2cm\) và hiệu điện thế giữa hai bản tấm kim loại nhiễm điện trái dấu đó là \(U = 200V\). Trong bao lâu hạt bụi sẽ rơi xuống bản dưới, nếu hiệu điện thế giữa hai bản giảm đi một lượng \(\Delta U = 30V\). Lấy \(g = 10m/{s^2}\)
Trả lời bởi giáo viên
Đáp án đúng: d
Các lực tác dụng lên quả cầu gồm: Trọng lực \(\overrightarrow P \) , lực điện \(\overrightarrow F \)
+ Điều kiện cân bằng của quả cầu: \(\overrightarrow F + \overrightarrow P = 0 \to F = P \leftrightarrow qE = mg \to q = \dfrac{{mg}}{E}\)
Mặt khác: \(E = \dfrac{U}{d} \to q = \dfrac{{mg}}{{\dfrac{U}{d}}} = \dfrac{{mgd}}{U}\) (1)
Sau khi giảm hiệu điện thế giữa hai bản tụ thì hạt bụi chuyển động biến đổi đều nên theo định luật II-Newtơn ta có: \(\overrightarrow {F'} + \overrightarrow P = m\overrightarrow a \) (*)
Chọn chiều dương là chiều chuyển động (hướng xuống), chiếu (*) ta được:
\(P - F' = ma \leftrightarrow mg - qE' = ma \leftrightarrow mg - q\dfrac{{U - \Delta U}}{d} = ma\) (2)
Thế (1) vào (2), ta được: \(a = g - g\left( {\dfrac{{U - \Delta U}}{U}} \right) = \dfrac{{3g}}{{20}} = \dfrac{3}{2}\left( {m/{s^2}} \right)\)
Mặt khác, ta có: \(s = d = \dfrac{1}{2}a{t^2} \to t = \sqrt {\dfrac{{2{\rm{d}}}}{a}} = \sqrt {\dfrac{{2.0,002}}{{\dfrac{3}{2}}}} = 0,052{\rm{s}}\)
Hướng dẫn giải:
+ Xác định các lực tác dụng lên vật
+ Áp dụng điều kiện cân bằng của vật
+ Áp dụng biểu thức mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế \(U{\rm{ }} = {\rm{ }}E.d\)
