Z là vùng không gian tồn tại một điện trường đều và một từ trường đều vuông góc với nhau (\(\vec E \bot \vec B\), hình vẽ). Độ lớn của cường độ điện trường là \(E = 2,80{\rm{kV}}/{\rm{m}}\) v
27/28
Z là vùng không gian tồn tại một điện trường đều và một từ trường đều vuông góc với nhau (\(\vec E \bot \vec B\), hình vẽ). Độ lớn của cường độ điện trường là \(E = 2,80{\rm{kV}}/{\rm{m}}\) và độ lớn của cảm ứng từ là \(B = 0,500{\rm{\;T}}\). Một ion dương có khối lượng \({\rm{m}} = 1,{66.10^{ - 26}}{\rm{\;kg}}\), điện tích \(q = 1,{60.10^{ - 19}}{\rm{C}}\) chuyển động với vận tốc \(\vec v\) vào vùng Z theo phương vuông góc với cảm ứng từ \(\vec B\). Lực từ tác dụng lên ion có độ lớn \(F = Bv\left| q \right|\), có phương vuông góc với cảm ứng từ \(\vec B\) và với vận tốc \(\vec v\). Bỏ qua tác dụng của trọng lực.
Vận tốc v phải bằng bao nhiêu km/s để khi chuyển động qua vùng \(Z\), ion không bị lệch so với phương ban đầu?
Từ hình vẽ, bản tụ phía dưới tích điện dương (+), bản phía trên tích điện âm (-). Do đó, vectơ cường độ điện trường \(\vec E\) có hướng từ dưới lên trên. Lực điện tác dụng lên ion dương \({\vec F_d} = q\vec E\) cùng chiều với \(\vec E\) nên hướng thẳng đứng lên trên.
Từ trường \(\vec B\) có hướng từ trong ra ngoài mặt phẳng hình vẽ. Vận tốc \(\vec v\) hướng từ trái sang phải. Áp dụng quy tắc bàn tay trái, lực từ (lực Lorentz) \({\vec F_t}\) hướng thẳng đứng xuống dưới.
Để ion không bị lệch, độ lớn lực điện và lực từ phải bằng nhau:
\({F_d} = {F_t} \Leftrightarrow \left| q \right|E = \left| q \right|vB \Rightarrow v = \frac{E}{B}\)
\( \Rightarrow v = \frac{{2800}}{{0,500}} = 5600{\rm{\;m}}/{\rm{s}} = 5,6{\rm{\;km}}/{\rm{s}}\)
Đáp án: 5,6