Giữa hai bản của một tụ điện phẳng, đặt nằm ngang có một hiệu điện thế \(U_1 = 1200V,\)

Câu hỏi số 425461:

Vận dụng cao

Giữa hai bản của một tụ điện phẳng, đặt nằm ngang có một hiệu điện thế \(U_1 = 1200V,\) khoảng cách giữa hai bản là \(d = 1cm.\) Ở đúng giữa hai bản có một giọt thủy ngân nhỏ tích điện, nằm lơ lửng. Đột nhiên hiệu điện thế giảm xuống chỉ còn \(U_2 = 1195,2V.\) Hỏi sau bao lâu giọt thủy ngân rơi xuống bản dương?

A. \(0,2s\)

B. \(0,5s\)

C. \(0,25s\)

D. \(0,45s\)

Đáp án đúng là: B

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:425461

Phương pháp giải

+ Phân tích các lực tác dụng lên giọt thủy ngân.

+ Sử dụng phương trình luật II Niuton tính được gia tốc chuyển động của giọt thủy ngân.

+ Hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường: \(U = E.d\)

+ Quãng đường giọt thủy ngân đi được:\(s = \dfrac{1}{2}a{t^2} \Rightarrow t = \sqrt {\dfrac{{2s}}{a}} \)

Giải chi tiết

+ Giọt thủy ngân cân bằng:

\(\overrightarrow {{F_d}} + \overrightarrow P = 0 \Rightarrow {F_d} = P \Leftrightarrow \left| q \right|E = mg \Rightarrow m = \dfrac{{\left| q \right|E}}{g}\,\,\,\left( 1 \right)\)

+ Giọt thủy ngân chuyển động nhanh dần đều với \(a, v_0 = 0:\)

\(\begin{array}{l}\overrightarrow {{F_d}'} + \overrightarrow P = m.\overrightarrow a \Rightarrow P - {F_d}' = ma\\ \Leftrightarrow mg - \left| q \right|E' = ma \Rightarrow a = \dfrac{{mg - \left| q \right|E'}}{m}\,\,\,\,\left( 2 \right)\end{array}\)

Lại có: \(\left\{ \begin{array}{l}E = \dfrac{{{U_1}}}{d}\,\,\,\left( * \right)\\E' = \dfrac{{{U_2}}}{d}\,\,\,\left( {**} \right)\end{array} \right.\)

Thay (*) vào (1) ta được: \(m = \dfrac{{\left| q \right|{U_1}}}{{gd}}\,\,\,\left( 3 \right)\)

Thay (**) vào (2) ta được:

\(a = \dfrac{{mg - \left| q \right|\dfrac{{{U_2}}}{d}}}{m} = g - \dfrac{{\left| q \right|{U_2}}}{{md}}\,\,\,\,\left( 4 \right)\)

Thay (3) vào (4) ta được:

\(a = g - \dfrac{{\left| q \right|{U_2}}}{{\dfrac{{\left| q \right|{U_1}}}{{gd}}.d}} = g - g.\dfrac{{{U_2}}}{{{U_1}}} = g.\left( {1 - \dfrac{{{U_2}}}{{{U_1}}}} \right)\)

Thay số ta được: \(a = 10.\left( {1 - \dfrac{{1195,2}}{{1200}}} \right) = 0,04m/{s^2}\)

Lại có: \(s = \dfrac{1}{2}a{t^2} \Rightarrow t = \sqrt {\dfrac{{2s}}{a}} = \sqrt {\dfrac{{2.0,{{5.10}^{ - 2}}}}{{0,04}}} = 0,5s\)

Đáp án cần chọn là: B

Group 2K9 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Học trực tuyến - Định hướng luyện thi TN THPT, ĐGNL, ĐGTD ngay từ lớp 11 (Xem ngay) cùng thầy cô giáo giỏi trên Tuyensinh247.com. Bứt phá điểm 9,10 chỉ sau 3 tháng, tiếp cận sớm các kì thi.