Người ta làm thí nghiệm, cho những giọt dầu nhỏ mang điện tích âm với độ lớn điện tích

Giải SBT Vật lí 11 Chủ đề 3: Điện trường

Câu 3.31 trang 39 SBT Vật Lí 11: Người ta làm thí nghiệm, cho những giọt dầu nhỏ mang điện tích âm với độ lớn điện tích khác nhau rơi trong điện trường (đặt trong chân không). Biết cường độ điện trường có độ lớn 5,92.10⁴ N/C và có hướng thẳng đứng xuống dưới.

a) Xét một giọt dầu lơ lửng trong vùng có điện trường (lực điện tác dụng lên giọt dầu cân bằng với lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên nó). Biết khối lượng của giọt dầu là 2,93.10^-15 kg, tìm điện tích của giọt dầu.

b) Một giọt dầu khác có cùng khối lượng nhưng rơi với tốc độ ban đầu bằng không và trong 0,250 s rơi được 10,3 cm. Tìm điện tích của giọt dầu này. Lấy $g=\mathrm{9,80}m/s^2$

Lời giải:

a) Ta có $\overrightarrow{F}=\overrightarrow{P}+\overrightarrow{F_d}$.Chọn trục toạ độ có phương thẳng đứng chiều dương hướng lên ta được $ma=-mg+Eq$ (giọt dầu lơ lửng nên a = 0).

Khi đó:

 $q=\frac{mg}{E}=\frac{\left({\mathrm{2,93.10}}^{-15}\text{kg}\right)\left(\mathrm{9,80}{\text{m/s}}^{\text{2}}\right)}{{\mathrm{5,92.10}}^4\text{N/C}}={\mathrm{4,85.10}}^{-19}\text{C}$

Do điện tích âm nên khi đó chọn $q=-{\mathrm{4,85.10}}^{-19}\text{}C$

b) $\Delta y=\frac{1}{2}a{t}^2+v_{0}t$

$\mathrm{0,103}\text{m}=\frac{1}{2}a{\left(\mathrm{0,250}\text{s}\right)}^2\Rightarrow a=-\mathrm{3,30}{\text{m/s}}^{\text{2}}$.

$q=\frac{m(a+g)}{E}=\frac{\left({\mathrm{2,93.10}}^{-15}\text{kg}\right)\left(-\mathrm{3,30}{\text{m/s}}^{\text{2}}+\mathrm{9,80}{\text{m/s}}^{\text{2}}\right)}{-{\mathrm{5,92.10}}^4\text{N/C}}$

$q=-{\mathrm{3,22.10}}^{-19}\text{C}$