Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG I : ĐIỆN TÍCH Bài 1: ĐỊNH LUẬT CU – LÔNG A. KIẾN THỨC CƠ BẢN 1 Điện tích: Điện tích điểm: là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm ta xét. 2 Định luật Coulomb: Lực hút hay lực đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. F = 1 2 2 q q k r Khi 2 điện tích đặt trong điện môi đồng chất có hằng số điện môi là thì độ lớn lực điện giảm đi lần: F = k 1 2 2 | q q |
CHƯƠNG I : ĐIỆN TÍCH Bài 1: ĐỊNH LUẬT CU – LÔNG A KIẾN THỨC CƠ BẢN 1/ - Điện tích: Điện tích điểm: vật tích điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm ta xét 2/ Định luật Coulomb: Lực hút hay lực đẩy hai điện tích điểm đặt chân khơng có phương trùng với đường nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng F= k q1q r2 Khi điện tích đặt điện mơi đồng chất có số điện mơi độ lớn lực điện giảm lần: F=k | q1q | r2 3/ Đặc điểm lực tương tác điện tích điểm q1; q2 đặt cách khoảng r mơi trường có số điện mơi ε F12 , F21 có: - Điểm đặt: điện tích - Phương: đường nối điện tích - Chiều: + Đẩy q1.q2 > (q1; q2 dấu) + Hút q1.q2 < (q1; q2 trái dấu) N m | q1q | 9 - Độ lớn: F = k k = 9.10 C ; F lực tĩnh điện r B BÀI TẬP TỰ LUẬN Dạng 1: Bài tập áp dụng công thức định luật Cu-lơng Bài Hai điện tích điểm giống đặt chân không, cách đoạn 4cm Lực đẩy chúng F = 10-5N a Tính độ lớn điện tích? b Tính khoảng cách R1 chúng để lực đẩy tĩnh điện 2,5.10-6N? ĐS: 1,3.10-9C; 8cm Bài Hai cầu nhỏ mang điện tích q1 = q2 = 5.10-7C, đặt chân khơng a Nếu khoảng cách hai điện tích 3cm lực tương tác chúng bao nhiêu? b Khoảng cách hai điện tích để lực tương tác chúng có độ lớn 2,5.10-4 N? ĐS: 2,5N, 3m Bài Hai cầu mang điện tích q1 = 2q2 đặt hai điểm A B khơng khí (AB = 10cm) Chúng đẩy lực 72.10-5N a Tính điện tích cầu? b Nhúng hệ thống vào dầu có = 4, muốn lực tương tác hai điện tích 72.10-5N khoảng cách chúng bao nhiêu? ĐS: 2.10-8C; 0,05m Bài Hai điện tích điểm dương q1 q2 có độ lớn điện tích 8.10-7 C đặt khơng khí cách 10 cm a Hãy xác định lực tương tác hai điện tích b Đặt hai điện tích vào mơi trường có số điện mơi =2 lực tương tác chúng thay đổi nào? Để lực tương tác chúng không đổi (bằng lực tương tác đặt không khí) khoảng cách chúng đặt mơi trường có số điện mơi =2 ? ĐS: 0,576 N, 0,288 N, cm Bài Cho hai điện tích q1 q2 đặt cách khoảng r = 30 cm không khí, lực tác dụng chúng F Nếu đặt chúng dầu lực yếu 2,25 lần Vậy cần dịch chuyển chúng lại khoảng để lực tương tác chúng F? ĐS: 10 cm Dạng 2: Tìm lực tổng hợp lực nhiều điện tích tác dụng lên điện tích TH có nhiều điện tích điểm: lực tác dụng lên điện tích hợp lực lực tác dụng lên điện tích tạo điện tích lại - Xác định phương, chiều, độ lớn lực, vẽ vectơ lực - Vẽ vectơ hợp lực - Xác định hợp lực từ hình vẽ Khi xác định tổng vectơ cần lưu ý trường hợp đặc biệt tam giác vuông, cân, đều, … Quy tắc hình bình hành: F = F1 + F2 Với F1 F2 F F1 + F2 + F1 F2 F = F1 + F2 + F1 F2 F = F1 F2 + F1 F2 F = F12 F22 + F1; F2 F2 F12 F22 F1F2 cos F1 ; F2 + F1 F2 F F1 cos Bài Ba điện tích điểm q1 = -10-7C, q2 = 5.10-8C, q3 = 4.10-8C đặt A, B, C khơng khí, AB = 5cm, AC = 4cm, BC = cm Tính lực tác dụng lên điện tích q1? ĐS: F1 = 4,05.10-2N Bài Ba điện tích điểm q1 = 4.10-8C, q2 = -4.10-8C, q3 = 5.10-8C đặt khơng khí đỉnh tam giác cạnh a = 2cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3? ĐS: 0,045N -8 -8 -7 Bài Ba điện tích điểm q1 = 27.10 C, q2 = 64.10 C, q3 = -.10 C đặt theo thứ tự khơng khí đỉnh tam giác ABC vuông C Biết AC = 30cm, BC = 40 cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3? ĐS: 4,5.10-3N Bài Hai vật nhỏ đặt không khí cách đoạn 1m, đẩy lực F= 1,8 N Điện tích tổng cộng hai vật 3.10-5 C Tìm điện tích vật ĐS: q1= 10-5 C, q2 = 10-5 C (hoặc ngược lại) Bài Hai điện tích q1 = 8.10-8 C, q2 = -8.10-8 C đặt A B khơng khí (AB = cm) Xác định lực tác dụng lên q3 = 8.10-8 C , nếu: a CA = cm, CB = cm b CA = cm, CB = 10 cm c CA = CB = cm ĐS: 0,18 N; 30,24.10-3 N; 27,65.10-3 N -9 Bài Người ta đặt điện tích q1 = 8.10 C, q2 = q3 = -8.10-9 C ba đỉnh tam giác cạnh cm khơng khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q0 = 6.10-9 C đặt tâm O tam giác ĐS: 72.10-5 N Bài Ba điện tích điểm q1 = -10-7 C, q2 = 5.10-7 C, q3 = 4.10-7 C đặt A, B, C khơng khí, AB = cm AC = cm BC = cm Tính lực tác dụng lên điện tích Đs: 4,05 10-2 N, 16,2 10-2 N, 20,25 10-2 N Bài Ba điện tích điểm q1 = 4.10-8C, q2 = -4.10-8C, q3 = 5.10-8C.đặt không khí ba đỉnh tam giác cạnh cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3? ĐS: 45.10-3 N Bài Ba điện tích điểm q1 = q2 = q3 = 1,6 10-19 C đặt chân không ba đỉnh tam giác cạnh 16 cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3 ? ĐS: 15,6 10-27N Dạng 3: Bài toán cân điện tích điểm Trường hợp có lực điện: - Xác định phương, chiều, độ lớn tất lực điện F1 ; F2 , tác dụng lên điện tích xét - Dùng điều kiện cân bằng: F1 F2 - Vẽ hình tìm kết Trường hợp có lực lực căng dây, trọng lực: - Xác định đầy đủ phương, chiều, độ lớn tất lực tác dụng lên vật mang điện mà ta xét - Dùng điều kiện cân bằng: F T + P = - Vẽ hình tìm kết Bài Hai điện tích điểm q1 = q2 = -4 10-6C, đặt A B cách 10 cm khơng khí Phải đặt điện tích q3 = 10-8C đâu để q3 nằm cân bằng? Đ s: CA = CB = cm -8 -8 Bài Hai điện tích q1 = 2.10 C, q2 = -8.10 C đặt A B khơng khí (AB = 8cm) Một điện tích q3 đặt C Hỏi; a C đâu để q3 nằm cân bằng? Biết q3 > b Tìm độ lớn q3 để q2 q1 cân ĐS: CA = 8cm, CB = 16cm, q3 = -8.10-8C Bài Hai điện tích q1 = -2.10-8C q2 =1,8.10-7C đặt khơng khí hai điểm A, B, AB = cm Xác định vị trí độ lớn q3 để điện tích nằm cân bằng? ĐS: 4,5.10-8C Bài Hai cầu kim loại nhỏ giống treo vào điểm hai dây l = 20 cm Truyền cho hai cầu điện tích tổng cộng q =8.10-7C, chúng đẩy nhau, dây treo hợp thành góc = 900 Cho g = 10 m/s2 Tính khối lượng cầu? ĐS: 1,8g Bài Hai cầu nhỏ khối lượng m = 0,6g treo khơng khí hai sợi dây nhẹ chiều dài l = 50cm vào điểm Khi hai cầu nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy cách khoảng R = 6cm Tính điện tích cầu, lấy g = 10 m/s2 ĐS: 12.10-9C Bài Một cầu khối lượng 10 g, treo vào sợi cách điện Quả cầu mang điện tích q1= 0,1 C Đưa cầu thứ mang điện tích q2 lại gần cầu thứ lệch khỏi vị trí lúc đầu, dây treo hợp với đường thẳng đứng góc =300 Khi cầu nằm mặt phẳng nằm ngang cách cm Tìm độ lớn q2 lực căng dây treo? g=10m/s2 ĐS: Độ lớn q2=0,058 C ; T= 0,115 N Bài Hai điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = 10-8 C đặt A B cách cm chân không Phải đặt điện tích q3 = 10-6 C đâu để điện tích q3 nằm cân (khơng di chuyển)? ĐS: Tại C cách A cm, cách B cm Bài Tại ba đỉnh tam giác cạnh a người ta đặt ba điện tích giống q1 = q2 = q3 = 10-7 C Hỏi phải đặt đặt điện tích thứ tư q0 đâu, có giá trị để hệ thống đứng yên cân q1 3,46.10 7 C 3.q Bài Cho hai điện tích q1 = 6q, q2 = đặt A B cách một khoảng a (cm) bằng? ĐS: q0 = Phải đặt điện tích q0 đâu có trị số để cân bằng? ĐS: Nằm AB, cách B: a cm Bài 10 Hai điện tích q1 = 10-8 C đặt A q2 = -8 10-8C đặt B, chúng cách đoạn AB = 15 cm khơng khí Phải đặt điện tích q3 M cách A để cân bằng? ĐS: AM = 15 cm Bài 11 Ở trọng tâm tam giác người ta đặt điện tích q1 = 3.10 6 C Xác định điện tích q cần đặt đỉnh tam giác hệ trạng thí cân bằng? ĐS: -3 10-6 C Bài 12 Hai cầu nhỏ khối lượng m= 0,6 kg treo khơng khí hai sợi dây nhẹ chiều dài l = 50 cm vào điểm Khi hai cầu nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy cách khoảng R = cm a Tính điện tích cầu, lấy g= 10m/s2 ĐS: 3,8.10-7 C b Nhúng hệ thống vào rượu êtylic (= 27), tính khoảng cách R’ hai cầu, bỏ qua lực đẩy Acsimet Cho biết góc nhỏ sin ≈ tg ĐS: 12 10-9 C, cm Bài 13 Hai cầu nhỏ giống nhôm không nhiễm điện, cầu có khối lượng 0,1 kg treo vào hai đầu sợi tơ dài 1m móc vào điểm cố định cho hai cầu vừa chạm vào Sau chạm vật nhiễm điện vào hai cầu thấy chúng đẩy tách xa khoảng r = cm Xác định điện tích cầu? ĐS: 0,035 10-9 C B BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Dạng 1: Bài tập áp dụng công thức định luật Cu-lông Câu Khoảng cách prôton êlectron r = 5.10-9 (cm), coi prơton êlectron điện tích điểm Lực tương tác chúng là: A lực hút với F = 9,216.10-12 (N) B lực đẩy với F = 9,216.10-12 (N) C lực hút với F = 9,216.10-8 (N) D lực đẩy với F = 9,216.10-8 (N) Câu Hai điện tích điểm đặt chân khơng cách khoảng r = (cm) Lực đẩy chúng F = 1,6.10-4 (N) Độ lớn hai điện tích là: A q1 = q2 = 2,67.10-9 ( C) B q1 = q2 = 2,67.10-7 ( C) C q1 = q2 = 2,67.10-9 (C) D q1 = q2 = 2,67.10-7 (C) Câu Hai điện tích điểm đặt chân khơng cách khoảng r1 = (cm) Lực đẩy chúng F1 = 1,6.10-4 (N) Để lực tương tác hai điện tích F2 = 2,5.10-4 (N) khoảng cách chúng là: A r2 = 1,6 (m) B r2 = 1,6 (cm) C r2 = 1,28 (m) D r2 = 1,28 (cm) Câu Hai điện tích điểm q1 = +3 ( C) q2 = -3 ( C),đặt dầu (ε = 2) cách khoảng r = (cm) Lực tương tác hai điện tích là: A lực hút với độ lớn F = 45 (N) B lực đẩy với độ lớn F = 45 (N) C lực hút với độ lớn F = 90 (N) D lực đẩy với độ lớn F = 90 (N) Câu Hai điện tích điểm đặt nước (ε = 81) cách (cm) Lực đẩy chúng 0,2.10-5 (N) Hai điện tích A trái dấu, độ lớn 4,472.10-2 ( C) B dấu, độ lớn 4,472.10-10 ( C) C trái dấu, độ lớn 4,025.10-9 ( C) D dấu, độ lớn 4,025.10-3 ( C) Câu Hai cầu nhỏ có điện tích 10-7 (C) 4.10-7 (C), tương tác với lực 0,1 (N) chân không Khoảng cách chúng là: A r = 0,6 (cm) B r = 0,6 (m) C r = (m) D r = (cm) Câu Có hai điện tích q1 = + 2.10-6 (C), q2 = - 2.10-6 (C), đặt hai điểm A, B chân không cách khoảng (cm) Một điện tích q3 = + 2.10-6 (C), đặt đường trung trực AB, cách AB khoảng (cm) Độ lớn lực điện hai điện tích q1 q2 tác dụng lên điện tích q3 là: A F = 14,40 (N) B F = 17,28 (N) C F = 20,36 (N) D F = 28,80 (N) Dạng 2: Tìm lực tổng hợp nhiều điện tích Bài 1: Cho hai điện tích điểm q1=16 C q2 = -64 C đặt hai điểm A B chân không cách AB = 100cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích điểm q0=4 C đặt tại: a Điểm M: AM = 60cm, BM = 40cm A 16N B 1,6N C 14,4N D 12,8N b Điểm N: AN = 60cm, BN = 80cm A 6,52N B 5,6N C 3,94N D 2,8N -2 -2 Bài 2: Hai điện tích điểm q1 = 2.10 ( C) q2 = - 2.10 ( C) đặt hai điểm A B cách đoạn a = 30 (cm) khơng khí Lực điện tác dụng lên điện tích q0 = 2.10-9 (C) đặt điểm M cách A B khoảng a có độ lớn là: A 4.10-6N B 5.10-6N C 7.10-6N D 2.10-6N Bài 3: Ba điện tích điểm q1 = 27.10-8 C; q2 = 64.10-8 C, q3 = -10-7 C đặt ba đỉnh tam giác ABC vuông C Cho AC = 30 cm; BC = 40 cm Xác định lực tác dụng lên q3? Hệ thống đặt khơng khí A 0,0052N B 0,006N C 0,0094N D 0,0045N -8 -8 Bài 4: Hai điện tích q1 = 4.10 C, q2 = -4.10 C đặt hai điểm A, B cách khoảng a = cm khơng khí Xác định lực tác dụng lên điện tích điểm q0 = 2.10-9 C khi: a q đặt trung điểm O AB A 0,052N B 0,0036N C 0,0194N D 0,0045N b q0 đặt M cho AM = cm, BM = cm A 1,75 10-4 N B 3,375 10-4 N C 5,375 10-4 N D 6,75 10-4 N Bài 5: Tại điểm A, B cách 10 cm khơng khí, đặt điện tích q1 = q2 = - 6.10-6 C Xác định lực điện trường hai điện tích tác dụng lên điện tích q3 = -3.10-8 C đặt C? Biết AC = BC = 15 cm A 4.10-3N B 0,024N C 0,136N D 0,072N Bài 6: Tại hai điểm A B cách 20 cm khơng khí, đặt hai điện tích q1 = -3.10-6C, q2 = 8.10-6C Xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích q3 = 2.10-6C đặt C Biết AC = 12 cm, BC = 16 cm A 5,52N B 6,76N C 8,94N D 2,45N Bài 7: Cho hai điện tích điểm q1 = 9.10-8C, q2 = -12.10-8C đặt A B cách 12 cm môi trường chân không Xác định lực tương tác hai điện tích lên điện tích q0 = 3.10-8C đặt M biết: a M trung điểm AB? A 0,001575N B 0,0036N C 0,0194N D 0,0056N b MA = 3cm, MB = 15cm? A 0,0326N B 0,03456N C 0,0904N D 0,0256N c Tam giác MAB tam giác đều? A 0,00203N B 0,006N C 0,0094N D 0,00169N 5 Bài 8: Bốn điện tích loại có độ lớn q 10 C đặt đỉnh hình vng cạnh a 5cm khơng khí Xác định lực tác dụng ba điện tích lên điện tích thứ tư? A 268,58N B 689,12N C 362,45N D 218,26N DẠNG 3: BÀI TOÁN CÂN BẰNG ĐIỆN TÍCH Bài 1: Hai điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = 10-8 C đặt A B cách cm chân không Phải đặt điện tích q3 = 2.10-6 C đâu để điện tích q3 nằm cân bằng? A Cách q1 3cm, cách q2 6cm B Cách q1 6cm, cách q2 3cm C Cách q1 4,5cm, cách q2 4,5cm D Cách q1 4cm, cách q2 5cm Bài 2: Hai điện tích điểm q1 = q2 = -4 10-6C, đặt Avà B cách 10 cm khơng khí Phải đặt điện tích q3 = 10-8C đâu để q3 nằm cân bằng? A Cách q1 3cm, cách q2 7cm B Cách q1 6cm, cách q2 4cm C Cách q1 4cm, cách q2 6cm D Cách q1 5cm, cách q2 5cm Bài 3: Hai điện tích q1 = 10-8 C đặt A q2 = -8.10-8 C đặt B, chúng cách đoạn AB = 15cm khơng khí Phải đặt điện tích q3 M cách A để cân bằng? A Cách q1 5cm, cách q2 10cm B Cách q1 30cm, cách q2 15cm C Cách q1 15cm, cách q2 30cm D Cách q1 5cm, cách q2 20cm -8 -7 Bài 4: Cho hai điện tích q1= -2.10 C q2=1,8.10 C đặt hai điểm A, B cách 8cm khơng khí Phải đặt điện tích q3 M cách A để cân bằng? A Cách q1 2cm, cách q2 6cm B Cách q1 6cm, cách q2 2cm C Cách q1 4cm, cách q2 4cm D Cách q1 3cm, cách q2 5cm Bài 5: Tại ba đỉnh tam giác cạnh a người ta đặt ba điện tích giống q1 = q2 =q3 = 6.10-7C,Phải đặt điện tích q0 đâu có điện tích để hệ cân bằng? A Trọng tâm tam giác B Chân đường cao C Chân đường phân giác D Chân đường trung tuyến Bài 2: THUYẾT ELECTRON - ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH A LÍ THUYẾT: Nội dung: SGK Định luật bảo tồn điện tích: Trong hệ vật cô lập điện, tổng đại số điện tích Q1 Q Q n Hằng số không đổi Bài tốn tiếp xúc: - Trước tiếp xúc: hai vật tích điện q1, q2 tiếp xúc F1 k | q1q | r12 q1 q2 | q1' q '2 | - Sau tiếp xúc: điện tích vật q = q q F2 k r22 ' ' - Nếu chạm tay vào vật tích điện vật trở nên trung hịa B BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài Hai cầu kim loại mang điện tích q1, q2 đặt khơng khí cách 2cm, đẩy lực F = 2,7.10-4N Cho hai cầu tiếp xúc đưa vị trí cũ chúng đẩy với lực F’ = 3,6.10-4N Tính q1, q2? ĐS: 6.109 C; 2.109 C Bài Hai cầu nhỏ, giống nhau, kim loại Quả cầu A mang điện tích 4,50 µC; cầu B mang điện tích – 2,40 µC Cho chúng tiếp xúc đưa chúng cách 1,56 cm Tính lực tương tác điện chúng Đ s: 40,8 N Bài Hai cầu nhỏ kim loại giống hệt nhau, mang điện tích q đặt cách khoảng R, chúng đẩy lực có độ lớn 6,4 N Sau cho chúng tiếp xúc tách khoảng 2R chúng đẩy lực ? Đ s: 1,6 N Bài Hai bi kim loại giống nhau, hịn bi có độ lớn điện tích lần hịn bi Cho xê dịch hai bi chạm đặt chúng lại vị trí cũ Độ lớn lực tương tác biến đổi điện tích chúng : a dấu b trái dấu Đ s: Tăng 1,8 lần, giảm 0,8 lần Bài Hai bi kim loại giống có điện tích dấu q 4q cách khoảng r Sau cho hai bi tiếp xúc nhau, lực tương tác chúng không thay đổi, ta phải đặt chúng cách khoảng r’ Tìm r’ ? Đ s: r’ = 1,25 r Bài Hai cầu kim loại giống nhau, tích điện 3.10-5 C 2.10-5 C Cho hai cầu tiếp xúc đặt cách khoảng 1m Lực điện tác dụng lên cầu có độ lớn bao nhiêu? ĐS: 5,625 N Bài 3: ĐIỆN TRƯỜNG A LÍ THUYẾT: Điện trường: - Tồn xung quanh điện tích - Tính chất: tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt Cường độ điện trường: đại lượng đặc trưng cho điện trường khả tác dụng lực E= F F = q.E q Đơn vị: E(V/m) q > : F phương, chiều với E q < : F phương, ngược chiều với E Đường sức điện trường: đường vẽ điện trường cho hướng tiếp tưyến điểm đường trùng với hướng véc tơ CĐĐT điểm Tính chất đường sức: - Qua điểm đ.trường ta vẽ đường sức điện trường - Các đường sức điện đường cong khơng kín,nó xuất phát từ điện tích dương,tận điện tích âm - Các đường sức điện khơng cắt - Nơi có CĐĐT lớn đường sức vẽ dày(mau) ngược lại Điện trường đều: Có véc tơ CĐĐT E điểm - Các đường sức điện trường đường thẳng song song cách Véctơ cường độ điện trường điện tích điểm Q gây điểm M - Điểm đặt: M - Phương: đường nối M Q - Chiều: hướng xa Q Q > 0; hướng vào Q Q 0 q
