Bắn một êlectron với vận tốc v0 vào điện trường đều giữa hai bản kim loai phẳng

Giải SBT Lí 11 Bài 5. Điện thế. Hiệu điện thế

Bài 5.10 trang 13 Sách bài tập Vật lí 11:

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.

Lời giải

a) Electron chịu tác dụng của $\overrightarrow{F_d}$ có phương thẳng đứng, chiều từ âm sang dương (do electron mang điện âm, và điện trường có phương thẳng đứng, chiều từ dương sang âm). Vậy electron chuyển động 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.

d_AO 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 $d_{AO}=\frac{d}{2}$ thì $U_{AO}=\frac{U}{2}$

Công của lực điện tác dụng lên electron là

A_AO = eU_AO với e < 0.

Vì U_OA = - U_AO nên ta có  $A_{AO}=\frac{-eU}{2}$

c) Công của lực điện làm tăng động năng của electron:

$A_{OA}=W_{dA}-W_{do}\iff W_{dA}=W_{do}+A_{OA}\iff W_{dA}=\frac{m{v}_0^2}{2}-\frac{eU}{2}$