Bài 1.6 trang 4 Sách bài tập Vật Lí 11

Bài 1.6 trang 4 Sách bài tập Vật Lí 11: a) Tính lực hút tĩnh điện giữa hạt nhân trong nguyên tử heli với một êlectron trong lớp vỏ nguyên tử. Cho rằng êlectron này nằm cách hạt nhân 2,94.10^-11 m.

b) Nếu êlectron này chuyển động tròn đều quanh hạt nhân với bán kính quỹ đạo như đã cho ở trên thì tốc độ góc của nó sẽ là bao nhiêu ?

c) So sánh lực hút tĩnh điện với lực hấp dẫn giữa hạt nhân và êlectron.

Điện tích của êlectron : -1,6.10^-19C. Khối lượng của êlectron : 9,1.10^-31kg.

Khối lượng của hạt nhân heli 6,65.10^-27kg. Hằng số hấp dẫn 6,67.10¹¹ m³/kg.s².

Lời giải:

a) Hạt nhân trong nguyên tử heli có hai proton. Vì mỗi proton mang một điện tích p = 1,6.10^-19 _C = e. Nên hạt nhân trong nguyên tử Heli mang một điện tích là: 

q₁ = 2e 

Một electron có điện tích: q₂ = -1,6.10^-19C = - e

Vậy lực hút tĩnh điện giữa hạt nhân trong nguyên tử heli với một electron ở lớp vỏ nguyên tử là:

$F_d=\frac{k\left|q_1{q}_2\right|}{\epsilon r^2}=\frac{k.2e^2}{\epsilon r^2}=\frac{{9.10}^{-9}\mathrm{.2.}{\left(1,{6.10}^{-19}\right)}^2}{1.{\left(2,{94.10}^{-11}\right)}^2}=5,{33.10}^{-7}N$

b) Công thức tính lực hướng tâm: $F_{ht}=\frac{m{v}^2}{r}=mr{\omega }^2$

Do electron chuyển động tròn đều quanh hạt nhân nên lực hút tĩnh điện đóng vai trò là lực hướng tâm:

$\begin{array}{l}{F}_d=F_{ht}\iff F_d=m_{e}r{\omega }^2\\ \iff \omega =\sqrt{\frac{F_d}{m_{e}r}}=\sqrt{\frac{5,{33.10}^{-7}.}{2,{94.10}^{-11}.9,{1.10}^{-31}}}=1,{41.10}^{17}rad/s\end{array}$

c) Lực hấp dẫn giữa hạt nhân và electron: 

$F_{hd}=\frac{G{m}_1{m}_2}{r^2}=\frac{G{m}_e.m_{{}^{{}^{He}}}}{r^2}=\frac{6,{67.10}^{-11}.9,{1.10}^{-31}.6,{65.10}^{-27}}{{\left(2,{94.10}^{-11}\right)}^2}=4,{68.10}^{-46}N$

Vậy: $\frac{F_d}{F_{hd}}=\frac{5,{33.10}^{-7}}{}=1,{14.10}^{39}$

Lực hấp dẫn rất nhỏ so với lực điện.

Các bài giải sách bài tập Vật Lí 11 (SBT Vật Lí 11) khác:

• Bài 1.1, 1.2, 1.3 trang 3 Sách bài tập Vật Lí 11: Nhiễm điện cho một thanh nhựa ....
• Bài 1.4, 1.5 trang 4 Sách bài tập Vật Lí 11: Đồ thị nào trong Hình 1.1 ....
• Bài 1.6 trang 4 Sách bài tập Vật Lí 11: a) Tính lực hút tĩnh điện giữa hạt ....