Khói thải từ một số nhà máy, xí nghiệp có thể chứa nhiều hạt bụi gây ô nhiễm môi trường. Một biện pháp có thể giữ lại phần lớn các hạt bụi này là dùng máy lọc bụi tĩnh điện. Bài toán sau mô tả nguyên tắc cơ bản của máy lọc này.
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 l. 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 ll để mọi hạt bụi để dính hút vào bản kim loại
Giải bởi Vietjack
Phương pháp giải:
Lực điện: \[F = \left| q \right|.E = \left| q \right|.\frac{U}{d}\]
Sử dụng phương pháp giải bài toán của vật bị ném ngang
Giải chi tiết:
Chọn gốc tọa độ nơi hạt bụi đi vào điện trường là sát bản âm
Trục \[Ox\] nằm 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: \[\left\{ \begin{array}{l}{v_x} = a.t\\{x_y} = {v_0}\end{array} \right.\]
Phương trình chuyển động của hạt bụi theo phương \[Ox,{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} Oy\] là: \[\left\{ \begin{array}{l}x = \frac{{a{t^2}}}{2}\\y = {v_0}t \Rightarrow t = \frac{y}{{{v_0}}}\end{array} \right. \Rightarrow x = \frac{{a{y^2}}}{{2{v_0}^2}} = \frac{{\left| q \right|U{y^2}}}{{2m.d.{v_0}^2}}\]
Để mọi hạt bụi dính vào bản tụ, ta có: \[\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x = d}\\{y \le {\rm{l}}}\end{array}} \right. \Rightarrow d \le \frac{{\left| q \right|U{{\rm{l}}^2}}}{{2md{v_0}^2}} \Rightarrow {{\rm{l}}^2} \ge \frac{{2m{d^2}{v_0}^2}}{{\left| q \right|U}}\]
\[ \Rightarrow {{\rm{l}}^2} \ge 20,25 \Rightarrow {\rm{l}} \ge 4,5{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( m \right)\]
Gói VIP thi online tại VietJack (chỉ 400k/1 năm học), luyện tập gần 1 triệu câu hỏi có đáp án chi tiết
Cho mệnh đề sai: “Nếu đốt nóng thanh sắt thì chiều dài của nó tăng lên” là mệnh đề sai. Số mệnh đề đúng trong các mệnh đề sau là:
Nếu đốt nóng thanh sắt thì chiều dài của nó không tăng lên.
Nếu không đốt nóng thanh sắt thì chiều dài của nó tăng lên
Nếu không đốt nóng thanh sắt thì chiều dài của nó không tăng lên..
Nếu chiều dài của thanh sắt tăng lên thì đốt nóng thanh sắt.
Nếu chiều dài của thanh sắt tăng lên thì không đốt nóng thanh sắt.
Nếu chiều dài của thanh sắt không tăng lên thì ta đốt nóng thanh sắt.
Nếu chiều dài của thanh sắt không tăng lên thì ta không đốt nóng thanh sắt.
