Đề thi tham khảo ôn thi THPT Vật lý có đáp án - Đề 4

Nguyên tử hydrogen có cấu tạo gồm hạt nhân là một proton có điện tích là e = 1,6.10-19 C, lớp vỏ là một electron có điện tích là -e

21/28

Nguyên tử hydrogen có cấu tạo gồm hạt nhân là một proton có điện tích là e = 1,6.10-19 C, lớp vỏ là một electron có điện tích là -e. Coi electron trong nguyên tử hydrogen chuyển động tròn đều xung quanh hạt nhân với bán kính quỹ đạo là r = 5,3.10-11 m và vận tốc là \[\overrightarrow v \] như hình vẽ. Khối lượng của electron là me = 9,1.10-31 kg.Media VietJack

a

Lực điện mà hạt nhân của nguyên tử hydrogen tác dụng lên electron là lực hút và có độ lớn là F = 8,2.10-8 N.

ĐúngSai
b

Tốc độ chuyển động của electron là v = 2,2.106 m/s.

ĐúngSai
c

Sự chuyển động của electron quanh hạt nhân tạo nên một dòng điện tròn có cường độ I = 1 A.

ĐúngSai
d

Cảm ứng từ do dòng điện tròn nói trên gây ra tại hạt nhân của nguyên tử hydrogen có chiều như hình vẽ và có độ lớn B = 4,0 T.

ĐúngSai
Giải thích

a) Đúng. Lực điện \[{F_d} = k\frac{{{e^2}}}{{{r^2}}} = {9.10^9}.\frac{{{{\left( {1,{{6.10}^{ - 19}}} \right)}^2}}}{{{{\left( {5,{{3.10}^{ - 11}}} \right)}^2}}} = 8,{2.10^{ - 8}}\,N.\]

b) Đúng. Lực điện đóng vai trò là lực hướng tâm:

\[{F_d} = {F_{ht}} \Rightarrow k\frac{{{e^2}}}{{{r^2}}} = m\frac{{{v^2}}}{r} \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{k{e^2}}}{{m.r}}} = \sqrt {\frac{{{{9.10}^9}.{{\left( {1,{{6.10}^{ - 19}}} \right)}^2}}}{{9,{{1.10}^{ - 31}}.5,{{3.10}^{ - 11}}}}} = 2,{2.10^6}m/s.\]

c) Sai. \[I = \frac{q}{t} = \frac{e}{T} = \frac{e}{{\frac{{2\pi }}{\omega }}} = \frac{e}{{\frac{{2\pi r}}{v}}} = \frac{{1,{{6.10}^{ - 19}}}}{{\frac{{2\pi .5,{{3.10}^{ - 11}}}}{{2,{{2.10}^6}}}}} = 1,{1.10^{ - 3}}A.\]

d) Sai. d) Vì electron là hạt mang điện âm nên dòng điện tròn I do nó tạo ra có chiều ngược với chiều chuyển động của nó. Dùng quy tắc nắm bàn tay phải, ta suy ra chiều của vector cảm ứng từ \[\overrightarrow B \] do dòng điện tròn I gây ra tại hạt nhân nguyên tử hydrogen (cũng là tại tâm của dòng điện tròn này) là chiều như hình vẽ dưới (ngược lại với chiều ở hình vẽ của đề). Độ lớn cảm ứng từ này là

\[B = 2\pi {.10^{ - 7}}\frac{I}{r} = 2\pi {.10^{ - 7}}.\frac{{1,{{1.10}^{ - 3}}}}{{5,{{3.10}^{ - 11}}}} = 13\,T.\]