Một electron chuyển động tròn đều trong một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,91T và vecto vận tốc của nó vuông góc với các đường sức từ. Tại thời điểm ban đầu electron ở điểm O như hình vẽ. Biết khối lượng của electron là $m = 9, {1.10}^{- 31} k g$ , điện tích e là $- 1, {6.10}^{- 19} C$ và vận tốc đầu $v_{o} = 4, {8.10}^{6} m / s$ . Kể từ thời điểm ban đầu, khoảng cách từ O đến electron bằng $30 μ m$ lần thứ 2020 vào thời điểm nào? Không tính vị trí electron ở O tại t = 0

A. $1, 26 π {.10}^{- 8} s .$

B. $1, {26.10}^{- 8} s .$

C. $π {.10}^{- 8} s .$

D. $2, {92.10}^{- 8} s .$

Xem lời giải

Câu hỏi trong đề: 25 đề thi ôn luyện THPT Quốc gia môn Vật lí có đáp án năm 2022 !!

Bắt đầu thi

Quảng cáo

Trả lời:

Giải bởi Vietjack

Đáp án A

Khi e chuyển động trong từ trường nó chịu tác dụng của lực Lorenxo và lực này đóng vai trò lực hướng tâm, làm cho hạt e chuyển động tròn đều.

Ta có: $f = |q| . v . B \sin α = \frac{m v^{2}}{R}$ $\Rightarrow R = \frac{m v}{|q| . B . \sin 90} = \frac{9, {1.10}^{- 31} .4, {8.10}^{6}}{1, {6.10}^{- 19} .0, 91}$ $= {3.10}^{- 5} m = 30 μ m$

Chu kì chuyển động của e trên quỹ đạo là: $T = \frac{2 π}{ω} = \frac{2 π}{\frac{v}{R}} = \frac{2 π R}{v}$ $= \frac{2 π {.30.10}^{- 6}}{4, {8.10}^{6}} = 12, 5 π {.10}^{- 12} s$

Quỹ đạo chuyển động của e được biểu diễn như hình vẽ:

Một electron chuyển động tròn đều trong một từ trường đều có cảm ứng từ (ảnh 2)

Giả sử ban đầu $t_{o}$ electron ở vị trí O và chuyển động theo chiều từ O đến M. Trên quỹ đạo có 2 điểm cùng cách O khoảng $30 μ m$ (M, N). Khoảng cách này bằng bán kính quỹ đạo $(30 μ m)$ nên các tam giác OMI và ONI là các tam giác đều, góc ở tâm $α = 60^{o}$ .

Trong một chu kì, thì e sẽ có 2 lần có khoản cách đến O là $30 μ m$ . Electron đi qua lần thứ 2020 = 2018 + 2 lần.

Vậy thời gian lần thứ 2020 mà electron có khoảng cách trên là: $t = 1009. T + Δ t$

Với $Δ t$ là thời gian electron đi hết cung $O M : Δ t = T - \frac{1}{6} T = \frac{5 T}{6}$

Vậy tổng thời gian là: $t = 1009 T + \frac{5}{6} T = 1, 26 π {.10}^{- 8} s$

Hot: 500+ Đề thi thử tốt nghiệp THPT các môn, ĐGNL các trường ĐH... file word có đáp án (2025). Tải ngay

Sách thầy cô Vietjack biên soạn:

Xem thêm »

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ

A. Các electron, proton, notron.

B. Các electron, proton.

C. Các proton, notron.

D. Các electron và notron.

Lời giải

Đáp án C

Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo từ các nuclon bao gồm các proton, notron.

Câu 2

Dùng hạt $α$ có động năng K bắn vào hạt nhân $_{7}^{14} N$ đứng yên gây ra phản ứng: $_{2}^{4} H e +_{7}^{14} N \to X +_{1}^{1} H$ . Phản ứng này thu được năng lượng 1,21MeV và không kèm theo bức xạ gam-ma. Lấy khối lượng các hạt nhân tính theo đơn vị u bằng số khối của chúng. Hạt nhân X và hạt nhân $_{1}^{1} H$ bay ra theo các hướng hợp với hướng chuyển động của hạt $α$ các góc lần lượt $20^{o}$ và $70^{o}$ . Động năng của hạt nhân $_{1}^{1} H$ là

A. 0,775MeV.

B. 1,75 MeV.

C. 3,89 MeV.

D. 1,27 MeV.

Lời giải

Đáp án B

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng toàn phần:

$Q = K_{X} + K_{H} - K_{α} = - 1, 21 M e V$

Áp dụng định luật bảo toàn động lượng: $\vec{P_{α}} = \vec{P_{X}} + \vec{P_{H}}$

Ta có, góc tạo bởi $\vec{P_{X}} ⊥ \vec{P_{H}}$ nên:

$\begin{array}{l} \tan 20^{o} = \frac{P_{H}}{P_{X}} \Leftrightarrow {(\tan 20^{o})}^{2} = \frac{m_{H} K_{H}}{m_{X} K_{X}} \\ \to K_{X} = \frac{m_{H} K_{H}}{m_{X} {(\tan 20^{o})}^{2}} = \frac{K_{H}}{17 {(\tan 20^{o})}^{2}} \\ \sin 20^{o} = \frac{P_{H}}{P_{α}} \Leftrightarrow {(\sin 20^{o})}^{2} = \frac{m_{H} K_{H}}{m_{α} K_{α}} \\ \to K_{α} = \frac{m_{H} K_{H}}{m_{α} {(\tan 20^{o})}^{2}} = \frac{K_{H}}{4 {(\sin 20^{o})}^{2}} \end{array}$