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. Nguyên tử hydrogen trung hòa về điện nên không chịu tác dụng của lực điện, do đó không bị lệch hướng trong trường điện, trong khi tia α, proton và tia âm cực đều là các dòng hạt mang điện tích.

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

Nguyên tử hydrogen đi thẳng vì nó là hạt trung hòa về điện. Muốn hiểu điều đó, trước hết cần xác định bản chất của hạt này: nguyên tử hydrogen gồm 1 proton mang điện tích dương (+e) trong hạt nhân và 1 electron mang điện tích âm (−e) chuyển động xung quanh. Hai điện tích trái dấu có độ lớn bằng nhau nên tổng điện tích của cả nguyên tử bằng 0.

Lực điện trong điện trường chỉ tác dụng lên các hạt mang điện tích. Công thức F = qE cho thấy điều kiện áp dụng rõ ràng: nếu điện tích q = 0 thì lực điện F = 0, hạt không bị tác động và tiếp tục bay theo quỹ đạo thẳng ban đầu. Vì tổng điện tích của nguyên tử hydrogen bằng không, điện trường không thể làm nó lệch hướng — đây chính là căn cứ để chọn phương án C.

Vì sao các phương án A, B, D sai?

Cả ba phương án còn lại đều là các hạt mang điện, nên khi bay vào điện trường đều chịu tác dụng của lực điện và bị lệch khỏi quỹ đạo thẳng.

• A. Tia α sai vì tia α thực chất là dòng hạt nhân heli, gồm 2 proton và 2 neutron, mang điện tích dương (+2e). Hạt mang điện dương bị lệch về phía bản cực âm của điện trường.
• B. Proton sai vì proton là hạt cơ bản mang điện tích dương (+e), cũng bị lực điện tác dụng và lệch về phía bản âm.
• D. Tia âm cực sai vì tia âm cực là dòng electron mang điện tích âm (−e), bị lệch về phía bản cực dương. Do electron có khối lượng rất nhỏ so với các hạt mang điện dương, độ lệch của tia âm cực thường rất rõ rệt.

Phương án dễ nhầm nhất vẫn là C: nhiều em thấy nguyên tử hydrogen có proton bên trong nên cho rằng nó mang điện. Cần phân biệt “chứa hạt mang điện” với “mang điện tích tổng thể” — electron quỹ đạo đã bù trừ điện tích dương của hạt nhân, khiến cả nguyên tử trung hòa về điện.

Hệ thống kiến thức liên quan

Bài tập này thuộc môn Vật lý, kiểm tra khả năng phân biệt hạt mang điện và hạt không mang điện — kiến thức nền tảng của phần điện học. Các ý cần nắm chắc:

• Điện trường có khả năng làm lệch hướng các hạt mang điện tích; hướng lệch phụ thuộc vào dấu điện tích của hạt và chiều của điện trường.
• Hạt mang điện dương (tia α, proton) lệch về phía bản âm; hạt mang điện âm (electron trong tia âm cực) lệch về phía bản dương; hạt trung hòa về điện (nguyên tử hydrogen) đi thẳng.
• Nguyên tử trung hòa về điện nghĩa là tổng điện tích dương của hạt nhân bằng tổng điện tích âm của các electron bao quanh, nên tổng điện tích bằng 0.

Mẹo ghi nhớ nhanh

Gặp dạng câu hỏi “thành phần nào không bị lệch hướng trong trường điện”, chỉ cần hỏi ngược lại: hạt đó có mang điện tích không? Hạt nào trung hòa về điện thì đi thẳng. Mẹo tránh bẫy: một hạt chứa các hạt mang điện bên trong (như nguyên tử hydrogen chứa cả proton và electron) chưa chắc đã mang điện tích — phải tính tổng điện tích, chỉ khi tổng bằng 0 hạt mới không bị lệch.