Ejercicio P2 · Física Selectividad Cataluña Juny Serie 5 2024

P2) En una impressora de tinta, les gotes de tinta tenen una massa de $3{,}00\text{ }\mu\text{g}$ i una càrrega negativa de $-9{,}00\text{ nC}$. Les gotes carregades són guiades per un tub abans d'entrar en una primera zona on un camp elèctric uniforme i horitzontal les accelera sense desviar-les. El camp elèctric el creen dues plaques conductores (ànode i càtode) foradades per tal de deixar passar les gotes. La distància entre l'ànode i el càtode és de $5{,}00\text{ cm}$ i la diferència de potencial entre ells és de $50{,}0\text{ V}$.

a)

Representeu les línies de camp elèctric en la figura superior. Indiqueu quina placa està connectada a potencial alt i quina a potencial baix. Sabent que l'ànode està carregat positivament i que el càtode està carregat negativament, indiqueu quina placa és l'ànode i quina placa és el càtode. Justifiqueu tant la representació de les línies de camp com les respostes. Calculeu el mòdul de la velocitat a la qual les gotes surten d'aquesta primera zona si quan hi entren la velocitat es pot considerar pràcticament nul·la. [1,25 punts]

b)

Just després, les gotes entren en una segona zona on dues plaques carregades generen un camp elèctric uniforme, vertical i dirigit cap avall. Les plaques estan sotmeses a una diferència de potencial de $30{,}0\text{ V}$ i estan separades $1{,}50\text{ cm}$. Suposant que el camp elèctric només hi és al llarg de $2{,}00\text{ cm}$, determineu el mòdul de l'acceleració de les gotes en aquesta segona zona. Quin tipus de moviment descriuen les gotes en aquesta segona zona? [1,25 punts]

NOTA: Negligiu la força de la gravetat i la força de fregament.