Thành phần nào không bị lệch hướng trong trường điện? Đáp án

Câu hỏi: Thành phần nào không bị lệch hướng trong trường điện?

• A. Tia α.
• B. Proton.
• C. Nguyên tử hydrogen.
• D. Tia âm cực.

Đáp án đúng là C. Nguyên tử hydrogen. Trong 4 phương án, chỉ có nguyên tử hydrogen là hạt trung hòa về điện nên thành phần nào không bị lệch hướng trong trường điện chính là hạt này.

Vì sao nguyên tử hydrogen không bị lệch hướng trong điện trường?

Nguyên tử hydrogen có cấu tạo gồm hạt nhân chứa 1 proton mang điện tích dương (+1) và lớp vỏ chứa 1 electron mang điện tích âm (-1). Tổng điện tích của nguyên tử bằng 0, nghĩa là nguyên tử hoàn toàn trung hòa về điện.

Khi đi vào điện trường đều có cường độ điện trường E, lực điện tác dụng lên một hạt được xác định theo biểu thức vecto F = q.E. Do điện tích tổng thể của nguyên tử hydrogen q = 0, độ lớn lực điện tác dụng lên nó bằng 0 (F = 0). Không chịu tác dụng của lực điện trường, hạt tiếp tục chuyển động thẳng theo quán tính ban đầu mà không hề bị bẻ cong quỹ đạo.

Phân tích nguyên nhân các phương án còn lại đều bị lệch hướng

Ba phương án còn lại đều là những hạt hoặc chùm hạt mang điện tích khác 0, do đó chịu lực điện trường F = q.E và bị bẻ cong quỹ đạo khi bay qua vùng có điện trường:

• A. Tia α (sai): Bản chất của tia alpha là dòng hạt nhân nguyên tử helium (He²⁺), gồm 2 proton và 2 neutron, mang điện tích dương q = +2e. Khi bay vào điện trường, tia α bị lực điện kéo lệch về phía bản cực âm.
• B. Proton (sai): Proton là hạt mang điện tích nguyên tố dương (q = +1e). Khi gặp điện trường, lực điện tác dụng cùng chiều với vecto cường độ điện trường E, kéo hạt proton lệch về phía cực âm.
• D. Tia âm cực (sai): Tia âm cực thực chất là dòng chuyển động của các hạt electron mang điện tích âm (q = -1e). Do mang điện tích âm, lực điện tác dụng lên electron ngược chiều với vecto E, làm chùm electron bị lệch mạnh về phía bản cực dương. Đây cũng là phương án học sinh hay nhầm lẫn nhất do nhầm tia âm cực là sóng điện từ không mang điện.

Bản chất tương tác giữa các hạt vi mô và điện trường

Điện trường chỉ tương tác và tác dụng lực điện lên những vật thể hoặc hạt vi mô mang điện tích. Hướng và mức độ lệch của hạt phụ thuộc trực tiếp vào các yếu tố vật lý sau:

• Dấu của điện tích: Hạt mang điện tích dương (q > 0) chịu lực cùng chiều điện trường và lệch về bản cực âm. Hạt mang điện tích âm (q < 0) chịu lực ngược chiều điện trường và lệch về bản cực dương.
• Độ lớn điện tích và khối lượng (tỉ số q/m): Tỉ số điện tích trên khối lượng quyết định gia tốc lệch hướng của hạt (a = q.E/m). Hạt electron có khối lượng rất nhỏ so với proton và hạt alpha, do đó tia âm cực bị bẻ cong mạnh nhất trong cùng một điện trường.
• Hạt trung hòa điện: Mọi hạt hoặc hệ hạt có điện tích tổng thể bằng 0 như neutron, nguyên tử, phân tử hay photon (tia gamma, ánh sáng) đều chuyển động thẳng qua điện trường mà không chịu lực tác động.

Mẹo nhận diện nhanh các câu hỏi về chuyển động của hạt trong điện trường

Để trả lời nhanh dạng bài kiểm tra độ lệch của hạt trong điện trường, bạn chỉ cần xét duy nhất giá trị điện tích q của đối tượng:

• Nếu hạt mang điện (q ≠ 0): Chắc chắn bị lệch hướng (electron, proton, ion, hạt alpha, tia âm cực).
• Nếu hạt không mang điện (q = 0): Giữ nguyên phương chuyển động ban đầu, không bị lệch (neutron, nguyên tử trung hòa, photon, tia gamma, tia X).