Giữa 2 bản của tụ điện phẳng đặt nằm ngang cách nhau một khoảng d có một điện trường đều E=60V/m, hiệu điện thế giữa 2 bản là 24V. Một hạt bụi có khối lượng m=3g mang điện tích q=8.10C bắt đầu chuyển động từ trạng thái nghĩ từ bản tích điện dương về phía tẩm tích điện âm. Bỏ qua ảnh hưởng của trọng trường. Xét quãng đường hạt bụi chuyển động từ bản dương đến bản âm, thời gian hạt bụi đi nữa đoạn đường sau là bao nhiêu?

Đáp án:

 A

Giải thích các bước giải:

$E=60V/m;U=24V;m=0,003kg;q={{8.10}^{-5}}C;$

Công của lực điện dịch chuyển điện tích:

$A=q.U={{8.10}^{-5}}.24=1,{{92.10}^{-3}}J$

vận tốc của hạt bụi khi đến bản âm:

$\begin{align}
  & A={{\text{W}}_{d}} \\ 
 & \Leftrightarrow 1,{{92.10}^{-3}}=\dfrac{1}{2}{{.3.10}^{-3}}.{{v}^{2}} \\ 
 & \Rightarrow v=\dfrac{4\sqrt{2}}{5}m/s \\ 
\end{align}$

quãng đường từ bản dương đến âm:

$\begin{align}
  & U=E.d \\ 
 & \Rightarrow d=\dfrac{24}{60}=0,4m \\ 
\end{align}$

gia tốc:

$\begin{align}
  & {{v}^{2}}=2a.d \\ 
 & \Rightarrow a=\dfrac{{{(\dfrac{4\sqrt{2}}{5})}^{2}}}{2.0,4}=1,6m/{{s}^{2}} \\ 
\end{align}$

thời gian đi hết quãng đường:

$\begin{align}
  & v=a.t \\ 
 & \Rightarrow t=\dfrac{\dfrac{4\sqrt{2}}{5}}{1,6}=0,5\sqrt{2}s \\ 
\end{align}$

thời gian vật đi hết nửa quãng đầu: 

$\begin{align}
  & S=\dfrac{1}{2}.a.t_{1}^{2} \\ 
 & \Rightarrow {{t}_{1}}=\sqrt{\dfrac{2.0,2}{1,6}}=0,5s \\ 
\end{align}$

thời gian đi hết nửa quãng đường sau:

${{t}_{2}}=t-{{t}_{1}}=0,5\sqrt{2}-0,5=0,207s$