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.
Đáp án:
a) \(2,{67.10^{ – 7}}N\)
b) \(9,{99.10^{16}}rad/s\)
c) \({F_{hd}} < F\)
Giải thích các bước giải:
a) Lực hút tĩnh điện là:
\(F = k\dfrac{{{q^2}}}{{{r^2}}} = {9.10^9}.\dfrac{{{{\left( {1,{{6.10}^{ – 19}}} \right)}^2}}}{{{{\left( {2,{{94.10}^{ – 11}}} \right)}^2}}} = 2,{67.10^{ – 7}}N\)
b) Tốc độ góc là:
\(\omega = \sqrt {\dfrac{F}{{mr}}} = \sqrt {\dfrac{{2,{{67.10}^{ – 7}}}}{{9,{{1.10}^{ – 31}}.2,{{94.10}^{ – 11}}}}} = 9,{99.10^{16}}rad/s\)
c) Lực hấp dẫn giữa hạt nhân và electron là:
\({F_{hd}} = G.\dfrac{{Mm}}{{{r^2}}} = 6,{67.10^{ – 11}}.\dfrac{{6,{{65.10}^{ – 27}}.9,{{1.10}^{ – 31}}}}{{{{\left( {2,{{94.10}^{ – 11}}} \right)}^2}}} = 4,{7.10^{ – 46}}N\)
Vậy \({F_{hd}} < F\)