Một hạt bụi nằm cân bằng trong khoảng giữa hai tấm kim loại song song nằm ngang và nhiễm điện trái dấu. Biết rằng hạt bụi cách bản dưới đoạn d = 0,8cm, và hiệu điện thế giữa hai bản tấm kim loại nhiễm điện trái dấu đó là U = 300V. Trong bao lâu hạt bụi sẽ rơi xuống bản dưới, nếu hiệu điện thế giữa hai bản giảm đi một lượng ∆U = 60V.
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiCác lực tác dụng lên hạt bụi gồm: Trọng lực \( \overrightarrow P \) , lực điện \(\overrightarrow F\)
+ Điều kiện cân bằng của hạt bụi:
\( \overrightarrow P + \overrightarrow F = \overrightarrow 0 \to F = P = mg = qE \to q = \frac{{mg}}{E}\)
+ Mặt khác: \( U = Ed = \frac{{mg}}{U}d \to q = \frac{{mgd}}{U}\) (1)
Sau khi giảm hiệu điện thế giữa hai bản tụ thì hạt bụi chuyển động biến đổi đều nên theo định luật II-Newtơn ta có: \( \overrightarrow {P'} + \overrightarrow {F'} = m\overrightarrow a (*)\)
Chọn chiều dương là chiều chuyển động (hướng xuống), chiếu (*) ta được:
\( P - F' = ma \Leftrightarrow mg - qE' = ma \Leftrightarrow mg - q\frac{{U - \Delta U}}{d} = ma(2)\)
Thế (1) vào (2), ta được:
\( a = g - g\left( {\frac{{U - \Delta U}}{U}} \right) = \frac{{49}}{{25}}m/{s^2}\)
Mặt khác, ta có: \(t = \sqrt {\frac{{2d}}{a}} = 0,09s\)