Bộ 45 đề thi Đánh giá năng lực ĐHQG Hà Nội form 2025 có đáp án (Đề 44)

Hai bản kim loại tích điện trái dấu được đặt thẳng đứng, khoảng cách giữa 2 bản là

115/234

Hai bản kim loại tích điện trái dấu được đặt thẳng đứng, khoảng cách giữa 2 bản là \[d = 25{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} cm,\] chiều cao của mỗi bản tụ là \[\ell .\] Hiệu điện thế giữa hai bản tụ là \[U = {5.10^4}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} V.\] Không khí chứa bụi được thổi đi lên theo phương thẳng đứng qua khoảng giữa hai bản tụ. Cho rằng mỗi hạt bụi đều có khối lượng \[m = {10^{ - 9}}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} kg\], điện tích là \[{4.10^{ - 14}}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} C.\] Khi bắt đầu đi vào khoảng giữa hai bản tụ, hạt bụi có vận tốc \[{v_0} = 18{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} m/s\] theo phương thẳng đứng hướng lên. Bỏ qua tác dụng của trọng lựC. Tìm \[\ell \] để mọi hạt bụi để dính hút vào bản kim loại.

     

5 m.

2,5 m.

1,5 m.

4 m.

Giải thích

Đáp án đúng là A

Chọn gốc tọa độ nơi hạt bụi đi vào điện trường là sát bản âm.

Trục Oxnằm ngang từ bản âm sang bản dương

Trục Oy thẳng đứng hướng lên

Gốc thời gian là lúc hạt bụi đi vào điện trường

Do bỏ qua tác dụng của trọng lực → theo phương Oy, hạt bụi chuyển động đều với vận tốc \[{v_0}\]

Theo phương \[Ox\], lực tác dụng lên hạt bụi là: \[F = \left| q \right|\frac{U}{d} = ma \Rightarrow a = \frac{{\left| q \right|U}}{{m.d}}\]

Phương trình vận tốc của hạt bụi theo phương \[Ox,Oy\] là: \[\left\{ \begin{array}{l}{v_x} = a.t\\{v_y} = {v_0}\end{array} \right.\]

Phương trình chuyển động của hạt bụi theo phương \[Ox,{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} Oy\] là:

\[\left\{ \begin{array}{l}x = \frac{{a{t^2}}}{2}\\y = {v_0}t \Rightarrow t = \frac{y}{{{v_0}}}\end{array} \right. \Rightarrow x = \frac{{a{y^2}}}{{2v_0^2}} = \frac{{\left| q \right|U{y^2}}}{{2m.d.v_0^2}} \Rightarrow {y^2} = \frac{{2mdxv_0^2}}{{\left| q \right|U}}\]

Để mọi hạt bụi dính vào bản tụ, ta có: \[\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x = d}\\{y \le \ell }\end{array}} \right. \Rightarrow {y^2} = \frac{{2m{d^2}v_0^2}}{{\left| q \right|U}} \le {\ell ^2}\]\[ \Rightarrow {\ell ^2} \ge 20,25 \Rightarrow \ell \ge 4,5{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( m \right)\].