Giải bài tập SBT Vật Lí 12 Bài 28: Tia X

Trong ống Cu-lít-giơ, để tạo một chùm tia X, ta cho một chùm êlectron nhanh bắn vào

A. một vật rắn khó nóng chảy, có nguyên tử lượng lớn.

B. một chất rắn, có nguyên tử lượng bất kì.

C. một chất rắn, hoặc một chất lỏng có nguyên tử lượng lớn.

D. một chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí bất kì.

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết cách tạo tia X

Hướng dẫn giải

- Trong ống Cu-lít-giơ, để tạo một chùm tia X, ta cho một chùm êlectron nhanh bắn vào một vật rắn khó nóng chảy, có nguyên tử lượng lớn.

- Chọn A

Trong việc chiếu và chụp ảnh nội tạng bằng tia X, người ta phải hết sức tránh tác dụng nào dưới đây của tia X?

A. Khả năng đâm xuyên 

B. Làm đen kính ảnh.

C. Làm phát quang một số chất.

D. Hủy diệt tế bào.

Phương pháp giải

Tia X có tác dụng hủy diệt tế bào

Hướng dẫn giải

- Trong việc chiếu và chụp ảnh nội tạng bằng tia X, người ta phải hết sức tránh tác dụng hủy diệt tế bào của tia X

- Chọn D

Tia Rơn-ghen có

A. cùng bản chất với sóng vô tuyến.

B. cùng bản chất với sóng âm.

C. điện tích âm.

D. bước sóng lớn hơn bước sóng của tia hồng ngoại.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi này cần nắm được định nghĩa của tia Rơn-ghen

Hướng dẫn giải

- Tia Rơn-ghen có cùng bản chất với sóng điện từ, không cùng bản chất với sóng âm

- Tia Rơn-ghen có bước sóng nhỏ hơn bước sóng tia hồng ngoại, không mang điện tích

- Chọn A

Trong chân không, các bức xạ được sắp xếp theo thứ tự bước sóng giảm dần là:

A. tia hồng ngoại, ánh sáng tím, tia Rơn-ghen, tia tử ngoại.

B. tia Rơn-ghen, tia tử ngoại, ánh sáng tím, tia hồng ngoại.

C. tia hồng ngoại, ánh sáng tím, tia tử ngoại, tia Rơn-ghen.

D. ánh sáng tím, tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia Rơn-ghen.

Phương pháp giải

Các bức xạ được sắp xếp theo thứ tự bước sóng giảm dần từ tia hồng ngoại đến tia Rơn-ghen

Hướng dẫn giải

- Thứ tự bước sóng giảm dần là: tia hồng ngoại, ánh sáng tím, tia tử ngoại, tia Rơn-ghen.

- Chọn C

Khi nói về tia γ, phát biểu nào sau đây là sai?

A. Tia γ không phải là sóng điện từ.

B. Tia γ không mang điện.

C. Tia γ có tần số lớn hơn tần số của tia X.

D. Tia γ có khả năng đâm xuyên mạnh hơn tia X.

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết về tia γ và X.

Hướng dẫn giải

A – sai vì: Tia γ là sóng điện từ

⇒ Chọn A

Tia Rơn-ghen (tia X) có

A. tần số nhỏ hơn tần số của tia hồng ngoại.

B. cùng bản chất với sóng âm.

C. điện tích âm, nên nó không bị lệch trong điện trường và từ trường.

D. cùng bản chất với tia tử ngoại.

Phương pháp giải

Tia Rơn-ghen (tia X) và tia tử ngoại có cùng bản chất

Hướng dẫn giải

- Tia Rơn-ghen (tia X) có cùng bản chất với tia tử ngoại.

- Chọn D

Chỉ ra phát biểu sai.

Người ta sử dụng tia X để

A. chụp ảnh nội tạng (dạ dày, phổi...).

B. tiệt trùng trong nước máy.

C. chữa bệnh còi xương.

D. dò khuyết tật bên trong các vật đúc.

Phương pháp giải

Tác dụng của tia X: chụp phim X- quang, diệt khuẩn, ...

Hướng dẫn giải

- Người ta sử dụng tia X để

+ Chụp ảnh nội tạng (dạ dày, phổi...).

+ Tiệt trùng trong nước máy.

+ Dò khuyết tật bên trong các vật đúc.

- Chọn C

Tia có bước sóng nào nêu dưới đây là tia X?

A. 5.10⁻⁶m.                    B. 5.10⁻⁸m.

C. 5.10⁻¹⁰m.                  D. 5.10⁻¹²m.

Phương pháp giải

Tia X có bước sóng cỡ 10⁻¹¹m−10⁻⁸m

Hướng dẫn giải

- Bước sóng 5.10⁻¹⁰m là tia X

- Chọn C

Trong các máy “chiếu điện”, người ta cho chùm tia X đi qua một tấm nhôm trước khi chiếu vào cơ thể. Mục đích của việc này là

A. lọc tia X cứng đi, chỉ còn tia X mềm chiếu vào cơ thể.

B. lọc tia X mềm đi, chỉ còn tia X cứng chiếu vào cơ thể.

C. làm yếu chùm tia X trước khi chiếu vào cơ thể.

D. lọc các sóng điện từ khác tia X, không cho chiếu vào cơ thể.

Phương pháp giải

Tia X có tần số cao và năng lượng mạnh nên trước khi chiếu vào cơ thể người cần lọc để tia X mềm hơn

Hướng dẫn giải

- Trong các máy “chiếu điện”, người ta cho chùm tia X đi qua một tấm nhôm trước khi chiếu vào cơ thể. Mục đích của việc này là lọc tia X mềm đi, chỉ còn tia X cứng chiếu vào cơ thể.

- Chọn B

Tia X là

A. dòng êlectron phản xạ trên đối catôt.

B. dòng iôn dương bị bật ra khỏi đối catôt.

C. dòng ánh sáng xanh chiếu vào thành thủy tinh làm phát quang thành thủy tinh.

D. là một loại sóng điện từ có bước sóng rất ngắn.

Phương pháp giải

Tia X là sóng điện từ có bước sóng rất ngắn và tần số cao

Hướng dẫn giải

- Tia X là một loại sóng điện từ có bước sóng rất ngắn.

- Chọn D

Hiệu điện thế giữa anôt và catôt của một ống Cu-lít-giơ là 12kV. Tính tốc độ của các êlectron đập vào anôt. Bỏ qua tốc độ ban đầu của êlectron khi bật ra khỏi catôt.

Cho biết: Khối lượng và điện tích các êlectron là m_e=9,1.10⁻³¹kg; −e=−1,6.10⁻¹⁹C.

Phương pháp giải

Dựa vào định lí biến thiên động năng:

\({{{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = \left| e \right|U({{\rm{W}}_{do}} = 0)}\)

để tìm vận tốc:

\({v = \sqrt {\frac{{2\left| e \right|U}}{m}} }\)

Hướng dẫn giải

Ta có:

\(\begin{array}{*{20}{l}} {{{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = \left| e \right|U({{\rm{W}}_{do}} = 0)}\\ { \Rightarrow v = \sqrt {\frac{{2\left| e \right|U}}{m}} }\\ { = \sqrt {\frac{{2.\left| { - {{1,6.10}^{ - 19}}} \right|{{.12.10}^3}}}{{{{9,1.10}^{ - 31}}}}} = {{6,5.10}^7}m/s} \end{array}\)

Tốc độ của các êlectron khi đập vào anôt của một ống Cu-lít-giơ là 45000km/s. Để tăng tốc độ này thêm 5000km/s, phải tăng hiệu điện thế đặt vào ống thêm bao nhiêu?

Phương pháp giải

- Dựa vào định lí biến thiên động năng:

\({{{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = \left| e \right|U({{\rm{W}}_{do}} = 0)}\)

để tìm hiệu điện thế:

\({{U} = \frac{{\frac{1}{2}mv^2}}{{\left| e \right|}}}\)

- Tìm U cho mỗi v tương ứng

- Độ tăng hiệu điện thế được tính là:

\({\Delta U = {U_2} - {U_1}}\)

Hướng dẫn giải

Ta có:

\(\begin{array}{*{20}{l}} {{{\rm{W}}_{d1}} = \frac{1}{2}mv_1^2 = \left| e \right|{U_1}}\\ { \Rightarrow {U_1} = \frac{{\frac{1}{2}mv_1^2}}{{\left| e \right|}}}\\ { = \frac{{\frac{1}{2}{{.9,1.10}^{ - 31}}{{.45000000}^2}}}{{\left| { - {{1,6.10}^{ - 19}}} \right|}} = 5758,6V} \end{array}\)

\(\begin{array}{l} \begin{array}{*{20}{l}} {{{\rm{W}}_{d2}} = \frac{1}{2}mv_2^2 = \frac{1}{2}m{{({v_1} + {\rm{\Delta }}v)}^2} = \left| e \right|{U_1}}\\ { \Rightarrow {U_1} = \frac{{\frac{1}{2}m{{({v_1} + {\rm{\Delta }}v)}^2}}}{{\left| e \right|}}}\\ { = \frac{{\frac{1}{2}{{.9,1.10}^{ - 31}}.{{(45000000 + 5000000)}^2}}}{{\left| { - {{1,6.10}^{ - 19}}} \right|}}}\\ { = 7109,375V} \end{array}\\ \Rightarrow {\rm{\Delta }}U = {U_2} - {U_1}\\ = 7109,375 - 5758,6 = 1350,775V \end{array}\)

Một ống Cu-lít-giơ có công suất trung bình 300W, hiệu điện thế giữa anôt và catôt có giá trị 10kV. Hãy tính:

a) Cường độ dòng điện và số êlectron qua ống trong mỗi giây.

b) Tốc độ của các êlectron khi tới anôt. Bỏ qua tốc độ ban đầu của êlectron khi bật ra khỏi catôt.

Phương pháp giải

a)- Sử dụng công thức P= UI để tính I

- Công thức số êlectron qua ống trong mỗi giây: n= I|e|

b) Tính vận tốc theo công thức:

\(v = \sqrt {\frac{{ - 2e{U_{AK}}}}{{{m_e}}}} \)

Hướng dẫn giải

a) Ta có:

\(\begin{array}{l} P = UI\\ \Rightarrow I = \frac{P}{U} = \frac{{300}}{{{{10.10}^3}}} = 0,03A \end{array}\)

Số êlectron qua ống trong mỗi giây:

 \(n = \frac{I}{{\left| e \right|}} = \frac{{0,03}}{{\left| { - {{1,6.10}^{ - 19}}} \right|}} = {1,875.10^{17}}\)

b) Tốc độ của lectron khi tới anot là:

\(v = \sqrt {\frac{{ - 2e{U_{AK}}}}{{{m_e}}}} = {59,3.10^7}(m/s)\)

Nếu hiệu điện thế giữa hai cực của một ống Cu-lít-giơ bị giảm 2000V thì tốc độ của các êlectron tới anôt giảm 5200km/s. Hãy tính hiệu điện thế của ống và tốc độ của các êlectron.

Phương pháp giải

Dựa vào định lí biến thiên động năng:

\({{{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = \left| e \right|U({{\rm{W}}_{do}} = 0)}\)

để tìm hiệu điện thế:

\({{U} = \frac{{\frac{1}{2}mv^2}}{{\left| e \right|}}}\)

Hướng dẫn giải

- Ta có:

\(\begin{array}{*{20}{l}} { + \,\,\,\frac{1}{2}m{{(v - {\rm{\Delta }}v)}^2} = \left| e \right|(U - {\rm{\Delta }}U)}\\ { \Leftrightarrow {v^2} - 2v{\rm{\Delta }}v + {{({\rm{\Delta }}v)}^2}}\\ { = \frac{{2\left| e \right|U}}{m} - \frac{{2\left| e \right|{\rm{\Delta }}U}}{m}(2)} \end{array}\)

- Từ (1)(2):

\(\begin{array}{l} \Rightarrow v = \frac{{{\rm{\Delta }}v}}{2} + \frac{{\left| e \right|{\rm{\Delta }}U}}{{m{\rm{\Delta }}v}}\\ = \frac{{{{5,2.10}^6}}}{2} + \frac{{\left| { - {{1,6.10}^{ - 19}}} \right|.2000}}{{{{9,1.10}^{ - 31}}{{.5,2.10}^6}}}\\ = {7,02.10^7}m/s \end{array}\)

- Hiệu điện thế:

\(\begin{array}{l} U = \frac{{\frac{1}{2}m{v^2}}}{{\left| e \right|}}\\ = \frac{{\frac{1}{2}{{.9,1.10}^{ - 31}}{{({{7,02.10}^7})}^2}}}{{\left| { - {{1,6.10}^{ - 19}}} \right|}} = 14024V \end{array}\)

Nếu hiệu điện thế giữa hai cực của một ống Cu-lít-giơ thêm 2000V2000V thì tốc độ của các êlectron tới anôt tăng thêm được 7000km/s.7000km/s. Hãy tính tốc độ ban đầu của êlectron và điện áp ban đầu giữa hai cực của ống Cu-lít-giơ.

Phương pháp giải

 Từ định lí biến thiên động năng:

\({{{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = \left| e \right|U({{\rm{W}}_{do}} = 0)}\)

suy ra vận tốc và hiệu điện thế là:

\({v = - \frac{{\Delta v}}{2} + \frac{{\left| e \right|\Delta U}}{{m\Delta v}}}\); \({{U} = \frac{{\frac{1}{2}mv^2}}{{\left| e \right|}}}\)

Hướng dẫn giải

- Ta có:

\(\begin{array}{l} + \,\,\,\frac{1}{2}m{v^2} = \left| e \right|U \Rightarrow {v^2} = \frac{{2\left| e \right|U}}{m}(1)\\ \begin{array}{*{20}{l}} { + \,\,\,\frac{1}{2}m{{(v + {\rm{\Delta }}v)}^2} = \left| e \right|(U + {\rm{\Delta }}U)}\\ { \Leftrightarrow {v^2} + 2v{\rm{\Delta }}v + {{({\rm{\Delta }}v)}^2}}\\ { = \frac{{2\left| e \right|U}}{m} + \frac{{2\left| e \right|{\rm{\Delta }}U}}{m}(2)} \end{array} \end{array}\)

- Từ (1)(2)

\(\begin{array}{l} \Rightarrow v = - \frac{{{\rm{\Delta }}v}}{2} + \frac{{\left| e \right|{\rm{\Delta }}U}}{{m{\rm{\Delta }}v}}\\ = - \frac{{{{7.10}^6}}}{2} + \frac{{\left| { - {{1,6.10}^{ - 19}}} \right|.2000}}{{{{9,1.10}^{ - 31}}{{.7.10}^6}}}\\ = {4,67.10^7}m/s \end{array}\)

- Hiệu điện thế:

\(\begin{array}{l} U = \frac{{\frac{1}{2}m{v^2}}}{{\left| e \right|}}\\ = \frac{{\frac{1}{2}{{.9,1.10}^{ - 31}}{{({{4,67.10}^7})}^2}}}{{\left| { - {{1,6.10}^{ - 19}}} \right|}} = 6202V \end{array}\)

Trong một ống Cu-lít-giơ, tốc độ của êlectron khi tới anôt là 50000km/s. Để giảm tốc độ này 8000km/s, phải giảm hiệu điện thế giữa hai đầu ống bao nhiêu?

Phương pháp giải

- Dựa vào định lí biến thiên động năng:

\({{{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = \left| e \right|U({{\rm{W}}_{do}} = 0)}\)

để tìm hiệu điện thế:

\({{U} = \frac{{\frac{1}{2}mv^2}}{{\left| e \right|}}}\)

- Tìm U cho mỗi v tương ứng

- Độ giảm hiệu điện thế được tính là:

\({\Delta U = {U_2} - {U_1}}\)

Hướng dẫn giải

Ta có: