Cho một hạt nhân nguyên tử helium chuyển động ngược chiều đường sức điện của một điện trường

Giải SBT Vật lí 11 Bài 13: Điện thế và thế năng điện

Bài 13.3 (H) trang 49 Sách bài tập Vật Lí 11: Cho một hạt nhân nguyên tử helium chuyển động ngược chiều đường sức điện của một điện trường đều với tốc độ ban đầu là 5.10⁵ m/s. Sau khi chuyển động được 10 cm trong điện trường thì hạt dừng lại. Một cách gần đúng, có thể xem như hạt chỉ chịu tác dụng của lực điện. Biết rằng hạt nhân nguyên tử helium có 2 proton và khối lượng của hạt nhân này là 6,64.10^-27 kg, điện tích của proton là 1,6.10^-19 C. Cường độ điện trường có độ lớn bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Chọn chiều dương là chiều của đường sức điện.

Độ biến thiên động năng của vật bằng công của lực điện trường: $W_{\text{d}}-W_{{\text{d}}_0}=A$

$\Rightarrow \frac{1}{2}{m}_{\text{He}}{v}^2-\frac{1}{2}{m}_{\text{He}}{v}_0^2=q_{\text{He}}Ed$

$\Rightarrow E=-\frac{1}{2}\frac{m_{\text{He}}{v}_0^2}{q_{\text{He}}d}=-\frac{\left(6,{64.10}^{-27}\right).{\left({5.10}^5\right)}^2}{2.\left(2.1,{6.10}^{-19}\right).\left(-0,1\right)}=25937,5\text{ V/m}$