Giải Vật lí 11 trang 86 Chân trời sáng tạo

Với giải bài tập Vật lí 11 trang 86 trong Bài 13: Điện thế và thế năng điện sách Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Vật lí 11 trang 86.

1 669 03/07/2023

Trang trước

Trang sau

Giải Vật lí 11 trang 86

Luyện tập trang 86 Vật Lí 11: Một electron chuyển động với vận tốc đầu 4.10⁷ m/s vào vùng điện trường đều theo phương vuông góc với các đường sức điện. Biết cường độ điện trường là E = 10³ V/m. Hãy xác định:

a) Gia tốc của electron.

b) Vận tốc của electron khi nó chuyển động được 2.10^-7 s trong điện trường.

Lời giải:

a) Electron chuyển động theo phương vuông góc với các đường sức điện, khối lượng electron rất nhỏ (m_e = 9,1.10^-31 kg) nên một cách gần đúng, electron chỉ chịu tác dụng của lực điện cùng chiều dương quy ước. Quỹ đạo chuyển động giống vật ném ngang.

Theo phương ngang Ox, electron chuyển động thẳng đều với vận tốc v₀ = 4.10⁷ m/s.

Theo phương thẳng đứng Oy, lực điện gây ra gia tốc $a = \frac{q E}{m}$ cũng chính là gia tốc chuyển động của electron. Thay số $a = \frac{q E}{m} = \frac{1, {6.10}^{- 19} {.10}^{3}}{9, {1.10}^{- 31}} = 1, {75.10}^{14} m / s^{2}$

b) Khi electron chuyển động được 2.10^-7 s trong diện trường.

Vận tốc theo phương ngang Ox không đổi vẫn là v_x = v₀ = 4.10⁷ m/s.

Vận tốc theo phương Oy: $v_{y} = a t = 1, {75.10}^{14} {.2.10}^{- 7} = 3, {5.10}^{7} m / s$

Vận tốc của electron khi đó: $v = \sqrt{v_{x}^{2} + v_{y}^{2}} = 5, {3.10}^{7} m / s$

Vận dụng trang 86 Vật Lí 11: Neutron là một hạt không mang điện, có khối lượng xấp xỉ proton. Một hạt neutron tự do có thể tồn tại khoảng 10 đến 15 phút, sau đó phân rã thành electron, proton và phản neutrino (là một hạt không mang điện, có khối lượng rất bé, chuyển động với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng trong chân không). Em hãy đề xuất phương án để tách hai hạt electron và proton ngay sau khi neutron bị phân rã.

Lời giải:

Phương án đề xuất: cung cấp cho neutron một vận tốc ban đầu, chuyển động theo phương vuông góc với đường sức điện của điện trường đều, sau khi neutron bị phân rã ta thấy electron mang điện âm sẽ chuyển động về phía bản cực dương, protron mang điện dương sẽ chuyển động về bản cực âm, còn phản neutrino không mang điện sẽ chuyển động thẳng. Kết quả ta sẽ tách được electron và proton sau khi neutron bị phân rã.

Bài tập (trang 86)

Bài 1 trang 86 Vật Lí 11: Độ chênh lệch điện thế giữa mặt trong và mặt ngoài của màng tế bào trong cơ thể người là 90 mV. Biết mặt trong và mặt ngoài của màng tế bào lần lượt mang điện âm và mang điện dương. Xác định công mà tế bào cần thực hiện để đưa một ion Na⁺ chuyển động từ bên trong ra bên ngoài màng tế bào theo cơ chế chủ động qua kênh protein.

Lời giải:

Mặt trong mang điện âm, mặt ngoài mang điện dương nên điện trường hướng từ bên ngoài vào bên trong tế bào.

Để đưa một ion Na⁺ chuyển động từ bên trong ra bên ngoài tế bào tức là làm cho ion đó chuyển động ngược chiều điện trường. Nên công cần thực hiện là công âm.

Công cần thực hiện là: A = -qU = -1,6.10^-19 . 90.10^-3 = -1,44.10^-20 J

Bài 2 trang 86 Vật Lí 11: Một electron chuyển động với tốc độ ban đầu v_o = 1,6.10⁶ m/s chuyển động vào vùng điện trường đều theo phương song song với hai bản và ở chính giữa khoảng cách hai bản như Hình 13P.1. Biết chiều dài mỗi bản là 3 cm và khoảng cách giữa hai bản là 1 cm. Giữa hai bản có điện trường hướng từ trên xuống, điện trường bên ngoài hai bản bằng 0. Biết electron di chuyển đến vị trí mép ngoài của tấm bản phía trên, tính độ lớn cường độ điện trường giữa hai bản.

Lời giải:

Thời gian electron chuyển động trong điện trường cũng chính là thời gian electron đi đến mép ngoài của tấm bản phía trên: $t = \frac{x}{v_{0}} = \frac{0, 03}{1, {6.10}^{6}} = 1, {875.10}^{- 8} s$

Do lúc đầu electron ở vị trí chính giữa khoảng cách hai bản nên quãng đường electron di chuyển theo phương thẳng đứng là $y = \frac{d}{2} = \frac{0, 01}{2} = {5.10}^{- 3} m$