Câu hỏi:

04/09/2025 12 Lưu

Trong một ống tia điện tử, người ta tạo ra một chùm tia electron nhờ điện áp tăng tốc bằng \({\rm{U}} = 2,70{\rm{kV}}\). Sau đó chùm tia electron đi qua vùng có tác dụng của từ trường hoặc vùng có tác dụng của điện trường.

- Thí nghiệm 1: cho chùm electron đi qua vùng điện trường đều \(\vec E\) nằm trong mặt phẳng hình vẽ, hướng lên trên hoặc xuống dưới. Đồ thị mô tả đường đi của electron (từ bên trái) bị lệch về phía dưới (Hình a)

Trong một ống tia điện tử, người ta tạo ra một chùm tia electron nhờ điện áp tăng tốc bằng  (ảnh 1)

- Thí nghiệm 2: cho chùm electron đi qua vùng từ trường đều \(\vec B\) có phương vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, electron có đường đi như hình \(b\). Biết lực từ tác dụng lên electron có phương vuông góc với vectơ cảm ứng từ \(\vec B\) và với vận tốc \(\vec v\) của hạt, chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái, có độ lớn \(f = Bv\left| q \right|\). Bỏ qua tác dụng của trọng trường, tốc độ của electron trước khi tăng tốc.

     a) Tốc độ của electron trước khi đi vào vùng điện trường hoặc từ trường bằng \({3,08.10^7}{\rm{\;m}}/{\rm{s}}\).

     b) Cường độ điện trường \(\vec E\) ngược hướng với \(\overrightarrow {Oy} \). Quỹ đạo của electron mô tả ở hình a là một cung parabol.

     c) Cảm ứng từ \(\vec B\) đi ra khỏi mặt phẳng hình vẽ. Quỹ đạo của electron mô tả ở hình b là một cung parabol.

     d) Để chùm electron không bị lệch khỏi phương ban đầu khi đặt đồng thời điện trường và từ trường trên thì điện áp U phải có giá trị bằng 539 V.

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

Phương pháp:

- Định lý biến thiên động năng: \({\rm{\Delta }}{{\rm{W}}_d} = A \Rightarrow \frac{1}{2}m\left( {{v^2} - v_0^2} \right) = qU\)

- Áp dụng định luật II Newton: \(\vec F = m\vec a\)

- Công thức của chuyển động thẳng biến đổi đều: \(y = {v_0}t + \frac{1}{2}a{t^2}\)

- Lực điện tác dụng lên điện tích: \(\vec F = q\vec E\)

- Để chùm e không bị lệch khỏi phương ban đầu thì lực điện phải cân bằng với lực từ: \(\left| q \right|E = \left| q \right|vB\)

- Hạt điện tích chuyển động theo quỹ đạo là đường tròn, lực từ đóng vai trò là lực hướng tâm.

Cách giải:

a) Áp dụng định lý biến thiên động năng: \(\frac{1}{2}m{v^2} = {\rm{eU}}\)

\( \Rightarrow {\rm{v}} = \sqrt {\frac{{2eU}}{m}}  = \sqrt {\frac{{{{2.1,6.10}^{ - 19}}{{.2,7.10}^3}}}{{{{9,11.10}^{ - 31}}}}}  \approx {3,08.10^7}\left( {{\rm{m/s}}} \right)\)

\( \to \) a đúng.

b) Electron lệch xuống dưới nên lực điện ngược hướng Oy mà \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{\vec F = q\vec E}\\{q < 0}\end{array} \Rightarrow \vec E} \right.\) ngược hướng với \(\vec F \Rightarrow \vec E \uparrow  \uparrow \overrightarrow {Oy} \)

\( \to \) b sai.

c) Từ hình a ta có:

\(y = \frac{1}{2}a{t^2} = \frac{1}{2}\frac{{qE}}{m}{\left( {\frac{x}{v}} \right)^2} \Rightarrow E = \frac{{2m{v^2}\left| y \right|}}{{\left| q \right|.{x^2}}}\) và quỹ đạo là một cung parabol.

Quỹ đạo của e được mô tả ở hình b là một cung tròn.

Trong một ống tia điện tử, người ta tạo ra một chùm tia electron nhờ điện áp tăng tốc bằng  (ảnh 2)

\( \to \) c sai.

d) Ta có: \(R - 30 = \sqrt {{R^2} - {{45}^2}}  \Rightarrow R = 48,75\left( {{\rm{mm}}} \right)\)

Định luật II Newton: \(f = ma \Rightarrow \left| q \right|vB = \frac{{m{v^2}}}{R} \Rightarrow B = \frac{{mv}}{{\left| q \right|R}}\)

Để chùm e không bị lệch khỏi phương ban đầu thì lực điện phải cân bằng với lực từ:

\(\left| q \right|{v_d}B = \left| q \right|E \Rightarrow {v_d}\frac{{mv}}{R} = \frac{{2m{v^2}\left| y \right|}}{{{x^2}}} \Rightarrow \frac{{{v_d}}}{v} = \frac{{2R\left| y \right|}}{{{x^2}}}\)

Độ biến thiên động năng bằng công của lực điện: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{\frac{1}{2}mv_d^2 = e{U_d}}\\{\frac{1}{2}m{v^2} = eU}\end{array}} \right.\)

\( \Rightarrow \frac{{{U_d}}}{U} = {\left( {\frac{{{v_d}}}{v}} \right)^2} = {\left( {\frac{{2R\left| y \right|}}{{{x^2}}}} \right)^2}\)

\( \Rightarrow \frac{{{U_d}}}{{2,7}} = {\left( {\frac{{2.48,75.30}}{{{{81}^2}}}} \right)^2}\)

\( \Rightarrow {U_d} \approx 0,5366\left( {kV} \right) = 536,6\left( V \right)\)

\( \to \) d sai.

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

Một nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá bằng dụng cụ thực hành. Họ chuẩn bị các dụng cụ gồm: Chai nước (1); bình nhiệt lượng kế (2) cách nhiệt (có que khuấy); cốc nước cùng các viên nước đá (3); cân điện tử (4) có độ chính xác là \(0,01{\rm{\;g}}\); nhiệt kế điện tử (5) có độ chính xác là \({0,1^ \circ }{\rm{C}}\) (hình bên).

Một nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá bằng dụng cụ thực hành. Họ chuẩn bị các dụng  (ảnh 1)

 

Họ đã tiến hành thí nghiệm, kết quả thu được như sau:

Lần đo

Khối lượng của

nước mn(g)

Khối lượng của khối

nước đá mđ (g)

1

192,92

36,71

2

192,94

36,74

3

192,91

36,75

- Cân khối lượng nước và nước đá (ở \({0,0^ \circ }{\rm{C}}\)), kết quả các lần cân như bảng bên.

- Nhiệt độ ban đầu của nước và bộ dụng cụ kèm theo (bình nhiệt lượng kế, nhiệt kế, que khuấy) là \({{\rm{t}}_0} = {32,0^ \circ }{\rm{C}}\).

- Nhiệt độ của nước trong bình nhiệt lượng kế ổn định khi nước đá vừa tan hết là \({\rm{t}} = {15,5^ \circ }{\rm{C}}\).

Nhóm học sinh đã xác định được nhiệt dung (nhiệt lượng cần cung cấp cho vật để tăng nhiệt độ thêm \({1,0^ \circ }{\rm{C}}\)) của bộ dụng cụ kèm theo (gồm bình nhiệt lượng kế, nhiệt kế, que khuấy) là \({{\rm{C}}_0} = 41,9{\rm{\;J}}/{\rm{K}}\). Nhiệt dung riêng của nước là \(4180{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}.{\rm{K}}\).

     a) Trình tự thí nghiệm: Cân khối lượng của nước rồi cho vào nhiệt lượng kế; Đo nhiệt độ ban đầu của nước và bộ dụng cụ kèm theo; Cân khối lượng của khối nước đá rồi cho vào nhiệt lượng kế; Đo nhiệt độ ổn định của nước khi nước đá vừa tan hết.

     b) Để giữ cho nhiệt độ nóng chảy của nước đá không thay đổi trong suốt quá trình thí nghiệm phải giữ áp suất tác dụng lên viên đá không đổi.

     c) Kết quả phép đo khối lượng nước sử dụng trong thí nghiệm là \({m_n} = 192,92 \pm 0,01{\rm{\;g}}\)

     d) Giá trị trung bình của nhiệt nóng chảy riêng của nước đá ở nhiệt độ \({0,0^ \circ }{\rm{C}}\) đo được bởi nhóm học sinh này là \({3,16.10^5}{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}\).

Lời giải

Phương pháp:

- Lý thuyết về thí nghiệm đo nhiệt dung riêng.

- Công thức tính giá trị trung bình và sai số của phép đo, cách ghi kết quả đo.

- Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt.

Cách giải:

a) Trình tự thí nghiệm: Cân khối lượng của nước rồi cho vào nhiệt lượng kế; Đo nhiệt độ ban đầu của nước và bộ dụng cụ kèm theo; Cân khối lượng của khối nước đá rồi cho vào nhiệt lượng kế; Đo nhiệt độ ổn định của nước khi nước đá vừa tan hết.

\( \to \) a đúng.

b) Để giữ cho nhiệt độ nóng chảy của nước đá không thay đổi trong suốt quá trình thí nghiệm phải giữ áp suất tác dụng lên viên đá không đổi.

\( \to \) b đúng.

c) Khối lượng nước trung bình:

\({\overline m _n} = \frac{{{m_{n1}} + {m_{n2}} + {m_{n3}}}}{3}\)

\( \Rightarrow {\overline m _n} = \frac{{192,92 + 192,94 + 192,91}}{3}\)

\( \Rightarrow {\overline m _n} = \frac{{57877}}{{300}} \approx 192,92\left( {\rm{g}} \right)\)

Sai số tuyệt đối của phép đo:

\({\rm{\Delta }}{m_n} = \overline {{\rm{\Delta }}{m_n}}  + {\rm{\Delta }}{m_{dc}} = \overline {{\rm{\Delta }}{m_n}}  + 0,01{\rm{\;g}}\)

Kết quả phép đo khối lượng nước sử dụng trong thí nghiệm là \({m_n} = 192,92 \pm {\rm{\Delta }}{m_n}\)

\( \to \) c sai.

d) Ta có:

\(\overline {{m_d}}  = \frac{{{m_{d1}} + {m_{d2}} + {m_{d3}}}}{3} = \frac{{36,71 + 36,74 + 36,75}}{3} = \frac{{551}}{{15}}\left( {\rm{g}} \right)\)

Phương trình cân bằng nhiệt:

\({m_d}\left( {\lambda  + ct} \right) = \left( {{m_n}c + {C_0}} \right)\left( {t - {t_0}} \right)\)

\( \Rightarrow \frac{{551}}{{15}}{.10^{ - 3}}\left( {\lambda  + 4180.15,5} \right) = \left( {\frac{{57877}}{{300}}{{.10}^{ - 3}}.4180 + 41,9} \right).\left( {32 - 15,5} \right)\)

\( \Rightarrow \lambda  \approx {3,16.10^5}\left( {{\rm{J}}/{\rm{kg}}.{\rm{K}}} \right)\)

\( \to \) d đúng.

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Câu 6

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP