Một nhóm học sinh nghiên cứu cơ chế lái tia điện tử của bản lái tia trong máy dao động kí

Giải SBT Vật lí 11 Bài tập cuối chương 3 trang 47

Câu III.8 trang 49 SBT Vật Lí 11: Một nhóm học sinh nghiên cứu cơ chế lái tia điện tử của bản lái tia trong máy dao động kí. Họ phát hiện rằng khi electron đi qua bản lái tia không chỉ thay đổi phương của chuyển động mà còn được tăng tốc. Tụ điện phẳng được dùng để khảo sát có khoảng cách giữa hai bản tụ d = 1 cm được mắc vào nguồn không đổi hiệu điện thế U = 12 V. Trong một thí nghiệm, khi cho một electron với vận tốc có độ lớn v₀ = 200000 m/s đi vào điện trường giữa hai bản tụ tại điểm M nằm chính giữa hai bản tụ và đi ra khỏi điện trường tại điểm N cách bản cực âm 4,9 mm như Hình 2. Hãy xác định độ lớn vận tốc của electron khi đi ra khỏi điện trường.

Hình 2. Khảo sát chuyển động của eletron qua điện trường của tụ điện

Lời giải:

Điện trường giữa hai bản tụ điện trong thí nghiệm có độ lớn bằng: E = $\frac{U}{d}$.

Công của lực điện trong dịch chuyển của electron từ điểm M đến điểm N bằng:

A = qEd' = q$\frac{U}{d}$d'

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng với kí hiệu W là động năng, ta có:

$W_N=A+W_M=q\frac{U}{d}{d}^{\text{'}}+W_M$

$\iff \frac{m_e{v}_N^2}{2}=q\frac{U}{d}{d}^{\text{'}}+\frac{m_e{v}_0^2}{2}$

$\Rightarrow v_N=\sqrt{\frac{2}{m_e}q\frac{U}{d}{d}^{\text{'}}+v_0^2}=286702\text{m/s.}$