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 gồm 1 proton và 1 electron, tổng điện tích bằng 0 nên trung hòa về điện; vì không mang điện, nó không chịu lực điện và không bị lệch hướng trong trường điện, khác với tia α, proton và tia âm cực đều mang điện.
Vì sao nguyên tử hydrogen không bị lệch hướng?
Điều kiện để một hạt bị lệch hướng trong trường điện là hạt đó phải mang điện tích. Lực điện tác dụng lên hạt được xác định bởi biểu thức F = qE, trong đó q là điện tích của hạt và E là cường độ điện trường. Khi q = 0 thì F = 0, hạt chuyển động thẳng đều theo quán tính, không đổi hướng.
Nguyên tử hydrogen có hạt nhân là 1 proton mang điện tích +e và 1 electron mang điện tích −e ở lớp vỏ. Hai điện tích này bù trừ nhau, tổng điện tích của cả nguyên tử bằng 0. Vì vậy nguyên tử hydrogen trung hòa về điện, không chịu tác dụng của lực điện và bay thẳng qua vùng có trường điện. Đây chính là lý do phương án C thỏa mãn đúng yêu cầu “không bị lệch hướng” của đề bài.
Vì sao các phương án còn lại đều sai?
Ba phương án A, B, D đều là những dòng hạt mang điện nên chắc chắn bị lệch hướng khi đi vào trường điện:
- Tia α (phương án A): là dòng hạt nhân helium, gồm 2 proton và 2 neutron, mang điện tích +2e. Hạt mang điện dương nên bị lệch về phía bản âm của tụ điện.
- Proton (phương án B): mang điện tích +e, chịu lực điện cùng chiều đường sức, lệch về phía bản âm.
- Tia âm cực (phương án D): là dòng electron mang điện tích −e, bị lệch về phía bản dương — ngược chiều so với tia α và proton.
Phương án dễ nhầm nhất là B, vì proton nằm ngay trong hạt nhân hydrogen; nhiều bạn nhầm giữa “hạt nhân hydrogen” (mang điện) và “nguyên tử hydrogen” (trung hòa). Đề hỏi nguyên tử hydrogen nên đáp án là C, không phải B.
Hệ thống kiến thức về chuyển động của hạt mang điện trong điện trường
Bản chất điện tích của từng loại hạt quyết định hướng lệch của nó. Cần phân biệt rõ các dòng hạt thường gặp:
- Tia α: hạt nhân helium ⁴₂He, điện tích +2e, khối lượng lớn nên lệch ít hơn electron trong cùng một điện trường.
- Tia β (tia âm cực): dòng electron, điện tích −e, khối lượng rất nhỏ nên lệch mạnh.
- Tia γ: bức xạ điện từ, không mang điện, không bị lệch trong cả điện trường lẫn từ trường — cùng nhóm với nguyên tử trung hòa ở điểm này.
- Proton: điện tích +e, lệch cùng phía với tia α.
Quy tắc chung: hạt mang điện dương lệch về bản âm, hạt mang điện âm lệch về bản dương, hạt trung hòa không lệch. Độ lệch phụ thuộc vào tỉ số q/m: khối lượng càng nhỏ, điện tích càng lớn thì lệch càng nhiều.
Mẹo ghi nhớ và cách nhận diện nhanh
Chỉ cần kiểm tra tổng điện tích của hạt: bằng 0 thì không lệch. Với nguyên tử hydrogen, hãy nhớ “1 proton + 1 electron = trung hòa”, nên nó đứng yên về hướng bay. Trong đề thi, cụm “không bị lệch hướng” gần như luôn ứng với hạt trung hòa điện hoặc tia γ; còn mọi dòng hạt mang điện — tia α, proton, tia âm cực — đều bị lệch. Đọc kỹ từ “nguyên tử” và “hạt nhân” để tránh chọn nhầm proton.
