Bài 3: Đặt một hiệu điện thế U * 1 = 1000V vào hai bản của tụ điện phẳng nằm ngang, biết khoảng cách giữa hai bàn là d = 1cm Ở chính giữa hai bản có một giọt thủy ngân nhỏ tích điện dương nằm lơ lững. Đột nhiên hiệu điện thế giữa hai bản giảm xuống chỉ còn U * 2 = 1005V . Hỏi sau bao lâu giọt thủy ngân dịch chuyển đến bản âm?
Đáp án:
`t = \sqrt5/5 (s)`
Giải thích các bước giải:
Sửa đề: Hiệu điện thế giữa hai bản "tăng lên" thành `U_2 = 1005V`
Các lực tác dụng lên giọt thủy ngân là `\vec{F_đ},\vec{P}`. Vì giọt thủy ngân cân bằng nên `\vec{F_đ} ` ngược chiều `\vecP`, mà `\vecP` có phương thẳng đứng, hướng xuống nên `\vec{F_đ}` có phương thẳng đứng, hướng lên
Vì `q>0` nên `\vecE` cùng chiều với `\vec{F_đ}`, mà `\vecE` có chiều hướng từ bản dương sang bản âm nên ta xác định được bản dương nằm ở dưới và bản âm nằm ở trên.
-Ban đầu giọt thủy ngân cân bằng
Áp dụng định luật II Newton cho giọt thủy ngân:
`\vec{F_đ} + \vecP = \vec0`
`<=> \vec{F_đ} = -\vecP`
`=> F_đ = P`
-Lúc sau hiệu điện thế giữa hai bản tăng, vì `F_đ = {|q|U}/d` nên `F_đ` cũng tăng
Ta có: `U_1/U_2 = F_đ/F_{đ2}= 1000/1005 = 200/201`
`<=> F_{đ2} = {201}/{200}F_đ = 1,005P`
Áp dụng định luật II Newton cho giọt thủy ngân với chiều dương hướng lên:
`\vec{F_{đ2}} + \vecP = m\veca`
Theo chiều dương:
`F_{đ2} - P = ma`
`<=> 1,005 P - P = ma`
`<=> 0,005 mg = ma`
`<=> a = 0,005 g = 0,005.10 = 0,05 (\text{m/}s^2)`
Vì ban đầu giọt thủy ngân ở giữa hai bản nên chỉ cần đi một đoạn `S = d/2 = 0,5cm = 0,005m` để đi đến bản âm
Thời gian để giọt thủy ngân dịch chuyển đến bản âm:
Ta có: `S = v_0t + 1/2 at^2 = 1/2 at^2`
`<=> t = \sqrt{{2S}/{a}}=\sqrt{{2.0,005}/{0,05}} = \sqrt5/5 (s)`
Vật lý học là môn khoa học tự nhiên tập trung vào sự nghiên cứu vật chất và chuyển động của nó trong không gian và thời gian, cùng với những khái niệm liên quan như năng lượng và lực. Vật lý học là một trong những bộ môn khoa học lâu đời nhất, với mục đích tìm hiểu sự vận động của vũ trụ. Hãy khám phá và hiểu rõ những quy luật tự nhiên xung quanh chúng ta!
Lớp 11 - Năm thứ hai ở cấp trung học phổ thông, gần đến năm cuối cấp nên học tập là nhiệm vụ quan trọng nhất. Nghe nhiều đến định hướng tương lai và học đại học có thể gây hoang mang, nhưng hãy tự tin và tìm dần điều mà mình muốn là trong tương lai!
Copyright © 2021 HOCTAPSGK