Exercici 2 · Física Selectividad Cataluña Juny Serie 1 2026

Exercici 2. Camps electromagnètics [2,5 punts en total]

Els raigs X es generen mitjançant un tub on s'ha fet el buit i que conté dues plaques de tungstè. La placa negativa (càtode) s'escalfa i emet electrons, els quals són accelerats cap a la placa positiva (ànode). En xocar contra aquesta altra placa, els electrons s'aturen bruscament i es generen els raigs X.

DADES:

$|e| = 1,602 \times 10^{-19}\text{ C}$

$m_e = 9,11 \times 10^{-31}\text{ kg}$

$c = 3,00 \times 10^8\text{ m s}^{-1}$

$h = 6,63 \times 10^{-34}\text{ J s}$

NOTA: Negligiu els efectes del camp magnètic terrestre i els efectes relativistes.

2.1.

La diferència de potencial entre dues plaques d'un tub de raigs X és de $70,0\text{ kV}$ i la separació entre elles és de $2,00\text{ cm}$. Calculeu el mòdul del camp elèctric (suposeu que és constant i uniforme entre les plaques) i, tot seguit, el mòdul de la força elèctrica que experimenta un electró dins del tub. A la figura adjunta, representeu el camp elèctric entre plaques i la força elèctrica que actua sobre l'electró. [1,25 punts]

2.2.

Determineu l'energia cinètica i la velocitat d'un electró quan arriba a l'ànode, suposant que parteix del repòs des del càtode. A continuació, sabent que en el xoc amb l'ànode l'electró perd part de la seva energia, que es transforma en un fotó de raigs X amb una longitud d'ona d'$1,00\text{ nm}$, calculeu l'energia d'aquest fotó i la nova velocitat de l'electró després de l'emissió. [1,25 punts]