Một electron bay vào từ trường đều theo hướng vuông góc với các đường cảm ứng từ. Bỏ qua ảnh hưởng của trọng lực, phát biểu nào sau đây là đúng?
Đáp án đúng: A
Câu hỏi liên quan
A. Hai điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau - Đây là một phát biểu đúng theo định luật Coulomb.
B. Điện tích của một hệ cô lập luôn không đổi - Đây là một phát biểu đúng, thể hiện định luật bảo toàn điện tích.
C. Điện tích của electron là điện tích nguyên tố - Đây là một phát biểu đúng. Điện tích nguyên tố là điện tích nhỏ nhất tồn tại trong tự nhiên và điện tích của electron là một ví dụ.
D. Tương tác giữa các điện tích điểm tuân theo định luật Faraday - Đây là một phát biểu sai. Tương tác giữa các điện tích điểm tuân theo định luật Coulomb, không phải Faraday. Định luật Faraday liên quan đến hiện tượng cảm ứng điện từ.
Khi vật A nhiễm điện dương (+) tiếp xúc với vật B chưa nhiễm điện, các electron (điện tích âm) từ vật B sẽ di chuyển sang vật A để trung hòa bớt điện tích dương của A. Do đó, vật B sẽ mất bớt electron và trở nên thiếu electron, tức là nhiễm điện dương.
Vậy đáp án đúng là: C. Một số điện tích âm đã chạy từ B sang A.
Bước 1: Tính lực điện tác dụng lên electron.
Lực điện được tính bằng công thức Coulomb: F = k*|q1*q2|/r^2, trong đó k = 9.10^9 Nm^2/C^2, q1 và q2 là điện tích của các hạt, và r là khoảng cách giữa chúng.
Vì ở đây electron chuyển động quanh hạt nhân hydro nên q1 = e và q2 = e, do đó F = k*e^2/r^2
Bước 2: Lực điện đóng vai trò là lực hướng tâm, F = m*aht, trong đó m là khối lượng electron, aht là gia tốc hướng tâm.
Từ đó suy ra aht = F/m = (k*e^2)/(m*r^2)
Bước 3: Thay số vào công thức tính gia tốc hướng tâm:
aht = (9.10^9 * (-1,6.10^-19)^2) / (9,1.10^-31 * (0,53.10^-10)^2) ≈ 5,13.10^22 m/s^2
Vậy đáp án đúng là D. 5,13.10^22 m/s2
Phân tích câu hỏi:
Câu hỏi này kiểm tra kiến thức về:
- Định luật Coulomb
- Sự bảo toàn điện tích
- Cách tính lực tương tác giữa các điện tích điểm
Phân tích các phương án:
- Phương án A: Khi hai quả cầu kim loại giống hệt nhau chạm nhau, điện tích sẽ được phân bố lại đều trên cả hai quả cầu. Điện tích tổng cộng là Q1 + Q2 = 2μC - 6μC = -4μC. Sau khi chạm nhau, mỗi quả cầu sẽ có điện tích Q' = (-4μC)/2 = -2μC. Vậy phương án A đúng.
- Phương án B: Sau khi chạm nhau, mỗi quả cầu có điện tích -2μC. Lực tương tác giữa chúng là lực đẩy (vì cùng dấu). Lực tương tác mới F2 được tính theo định luật Coulomb: F2 = k |Q1'Q2'| / r^2 = k (2μC)(2μC) / r^2. Ban đầu, F1 = k |Q1Q2| / r^2 = k (2μC)(6μC) / r^2 = 12N. Vậy F2 / F1 = (2*2) / (2*6) = 4/12 = 1/3. Suy ra F2 = F1/3 = 12N / 3 = 4N. Nhưng đây là lực đẩy, không phải lực hút. Vì đề bài nói là hút, nên phương án B sai.
- Phương án C: Từ F1 = k |Q1Q2| / r^2, ta có r^2 = k |Q1Q2| / F1 = (9.10^9 * 2.10^-6 * 6.10^-6) / 12 = 9.10^-3. Vậy r = √(9.10^-3) = 0.0948 m. Khoảng cách r = 3.10^3 m là sai. Vậy phương án C sai.
- Phương án D: Vì phương án B và C sai, nên phương án D sai.
Kết luận:
Phương án đúng nhất là A. Điện tích của chúng là: Q1’ = Q2’ = - 2μC
