Giải sbt vật lí 11 bài (1)

Bài 1 Điện tích Định luật Culong Bài 1 1 trang 3 Sách bài tập Vật Lí 11 Nhiễm điện cho một thanh nhựa rồi đưa nó lại gần hai vật M và N Ta thấy thanh nhựa hút cả hai vật M và N Tình huống nào dưới đây[.]

Bài Điện tích Định luật Culong Bài 1.1 trang Sách tập Vật Lí 11: Nhiễm điện cho nhựa đưa lại gần hai vật M N Ta thấy nhựa hút hai vật M N Tình chắn xảy ra? A M N nhiễm điện dấu B M N nhiễm điện trái dấu C M nhiễm điện, cịn N khơng nhiễm điện D Cả M N không nhiễm điện Lời giải: Vì vật nhiễm điện dấu đẩy nhau, trái dấu hút Do nhựa nhiễm điễn hút hai vật M, N nên M, N trái dấu Chọn đáp án B Bài 1.2 trang Sách tập Vật Lí 11: Một hệ lập gồm ba điện tích điểm, có khối lượng khơng đáng kể, nằm cân với Tình xảy ra? A Ba điện tích dấu nằm ba đỉnh tam giác B Ba điện tích dấu nằm đường thẳng C Ba điện tích khơng dấu nằm ba đỉnh tam giác D Ba điện tích khơng dấu nằm đường thẳng Lời giải: Ba điện tích nằm cân lực điện tác dụng lên điện tích cân lẫn (Tức lực tác dụng lên điện tích phương, ngược chiều có độ lớn nhau) Điều có nghĩa tất lực phải có giá hay ba điện tích phải nằm đường thẳng, điện tích khơng thể dấu Chọn đáp án D Bài 1.3 trang Sách tập Vật Lí 11: Nếu tăng khoảng cách hai điện tích điểm lên lần lực tương tác tĩnh điện chúng A tăng lên lần B giảm lần C tăng lên lần D giảm lần Lời giải: Từ công thức lực tương tác tĩnh điện: F  k q1q r Ta suy lực tương tác tĩnh điện F tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách (r2) Khi khoảng cách (r) tăng lên lần bình phương khoảng cách (r2) tăng lên lần Vậy lực tương tác tĩnh điện F giảm lần Chọn đáp án D Bài 1.4 trang Sách tập Vật Lí 11: Đồ thị Hình 1.1 biểu diễn phụ thuộc lực tương tác hai điện tích điểm vào khoảng cách chúng? Lời giải: Cơng thức lực tương tác tĩnh điện: F  Với k, q1, q2,  xác định F  k q1q r a với a số r2 Vậy đồ thị biểu diễn phụ thuộc lực tương tác tĩnh điện vào khoảng cách tương tự phụ thuộc y vào x hàm số y  a với a số x2 Chọn đáp án D Bài 1.5* trang Sách tập Vật Lí 11: Hai cầu A B có khối lượng m1 m2 treo vào điểm O hai sợi dây cách điện OA AB (Hình 1.2) Tích điện cho hai cầu Lực căng T sợi dây OA thay đổi so với lúc chúng chưa tích điện? A T tăng hai cầu tích điện trái dấu B T giảm hai cầu tích điện dấu C T thay đổi D T không đổi Lời giải: Khi tích điện cho hai cầu cầu chịu tác dụng lực điện Lực điện cầu A tác dụng lên cầu B phương, ngược chiều có độ lớn với lực điên cầu B tác dụng lên cầu A Xét hệ vật gồm hai cầu hai lực triệt tiêu lẫn không ảnh hưởng đến hệ vật Vậy so với chưa tích điện lực căng T sợi dây OA khơng đổi Chọn đáp án D Bài 1.6 trang Sách tập Vật Lí 11: a) Tính lực hút tĩnh điện hạt nhân nguyên tử heli với êlectron lớp vỏ nguyên tử Cho êlectron nằm cách hạt nhân 2,94.10-11 m b) Nếu êlectron chuyển động trịn quanh hạt nhân với bán kính quỹ đạo cho tốc độ góc bao nhiêu? c) So sánh lực hút tĩnh điện với lực hấp dẫn hạt nhân êlectron Điện tích êlectron: -1,6.10-19C Khối lượng êlectron: 9,1.10-31kg Khối lượng hạt nhân heli 6,65.10-27kg Hằng số hấp dẫn 6,67.10-11 m3/kg.s2 Lời giải: a) Hạt nhân ngun tử heli có hai proton Vì proton mang điện tích p = 1,6.10-19C = e nên hạt nhân nguyên tử Heli mang điện tích là: q1 = 2e Một electron có điện tích là: q2 = -1,6.10-19C = - e Vậy lực hút tĩnh điện hạt nhân nguyên tử heli với electron lớp vỏ nguyên tử là: k q1q k.2e2 9.10 2.1,6.10 Fd    r r 1. 2,94.1011   b) Công thức tính lực hướng tâm: Fht  mv  mr2 r 9 19  5,33.107 N Do electron chuyển động tròn quanh hạt nhân nên lực hút tĩnh điện đóng vai trị lực hướng tâm: Fd  Fht  Fd  me r2 Fd 5,33.107    1,41.1017 rad / s 11 31 me r 2,94.10 9,1.10 c) Lực hấp dẫn hạt nhân electron: Gm1m Gme m He 6,67.1011.9,1.1031.6,65.1027 Fhd     4,68.1046 N 2  11 r r  2,94.10  Fd 5,33.107   1,14.1039 Vậy: Fhd Lực hấp dẫn nhỏ so với lực điện Bài 1.7 trang Sách tập Vật Lí 11: Hai cầu nhỏ giống kim loại, có khối lượng g, treo vào điểm O hai sợi không dãn, dài 10 cm Hai cầu tiếp xúc với Tích điện cho cầu thấy hai cầu đẩy hai dây treo hợp với góc 600 Tính điện tích mà ta truyền cho cầu Lấy g = 10 m/s2 Lời giải: Vì hai cầu tiếp xúc nên điện tích cầu có giá trị: q1 = q2 = q Các lực tác dụng lên cầu là: Lực căng T , trọng lực P , lực điện F (hình vẽ) Vì cầu nằm cân nên: T  P  F   T  T Từ hình vẽ ta có: kq   F  P.tan     mg.tan   r 2 2  q r mg 0,005.10 tan 30  tan    10  1,79.107 C 9 k 9.10 2 Vậy điện tích mà ta truyền cho cầu là: Q =  2q =  1,79.107 =  3,58.10-7C Bài 1.8 trang Sách tập Vật Lí 11: Một hệ điện tích có cấu tạo gồm ion dương +e hai ion âm giống nằm cân Khoảng cách hai ion âm a Bỏ qua trọng lượng ion a) Hãy cho biết cấu trúc hệ khoảng cách ion dương ion âm (theo a) b) Tính điện tích ion âm (theo e) Lời giải: a) Trong trạng thái cân bằng, lực điện tác dụng lên ion cân lẫn Điều có nghĩa tất lực phải có giá hay ba ion phải nằm đường thẳng Mặt khác, hai ion âm phải nằm đối xứng với hai bên ion dương (Hình 1.2 G), lực điện chúng tác dụng lên ion dương cân b) Xét cân ion âm Đặt q2 = q3 = q (q < 0); q1 = +e Lực điện tác dụng lên điện tích q2 điện tích q1 q3 gây ra: F2  F12  F32 Điện tích q2 cân thì:  F  F32 F2   F12  F32   F12  F32   12  F12  F32 k q1q k q 3q k eq kq F12  F23      q  4e r122 r322 a a   2 Vì q < nên q = - 4e Vậy điện tích ion âm -4e Bài 1.9 trang Sách tập Vật Lí 11: Một hệ gồm ba điện tích dương q giống điện tích Q nằm cân Ba điện tích q nằm ba đỉnh tam giác Xác định dấu, độ lớn (theo q) vị trí điện tích Q Lời giải: Xét cân điện tích q nằm đỉnh C chẳng hạn tam giác ABC cạnh a Điện tích q đặt C chịu tác dụng lực điện điện tích q đặt A B gây là: Fd  FAC  FBC Phương chiều FAC , FBC xác định hình 1.3G Phương chiều Fd xác định theo quy tắc hình bình hành (hình 11.3G) Fd có phương nằm đường phân giác góc C, chiều hướng Cường độ lực điện: kq FAC  FBC   F với a độ dài cạnh tam giác ABC a Cường độ lực điện tổng hợp C: Fd  F  kq a Muốn điện tích C nằm cân phải có lực Fh (lực điện Q gây C) cân với lực Fd Cụ thể Fd phương ngược chiều với Fh độ lớn Fd = Fh Như điện tích Q phải trái dấu với q (Q phải điện tích âm) phải nằm đường phân giác góc C Tương tự, Q phải nằm đường phân giác góc A B Do đó, Q phải nằm trọng tâm tam giác ABC Độ dài đường trung tuyến tam giác ABC a.sin 600  a 2 a  Khoảng cách từ Q đến C là: QC  a 3 Fh  Fd  k Qq   QC  Vậy: Q   kq  3 Q  q a 3 q Bài 1.10* trang Sách tập Vật Lí 11: Hai cầu kim loại nhỏ, giống hệt nhau, chứa điện tích dấu q1 q2, treo vào chung điểm O hai sợi dây mảnh, không dãn, dài Hai cầu đẩy góc hai dây treo 60° Cho hai cầu tiếp xúc với nhau, thả chúng đẩy mạnh góc hai dây treo 900 Tính tỉ số Lời giải: q1 q2 Điện tích ban đầu hai cầu là: q1, q2 Khoảng cách hai điện tích lúc đầu r = l (vì sợi dây có chiều dài góc chúng 600) Hai cầu tiếp xúc tách điện tích hai cầu sau tiếp xúc là: q1'  q '2  q '  q1  q 2 Khoảng cách hai điện tích sau tiếp xúc là: r '  2lsin '  2r sin 450 Các lực tác dụng lên cầu là: Lực căng T , trọng lực P , lực điện F Vì cầu nằm cân nên: T  P  F   T  T  Từ hình vẽ ta có, lực tương tác điện: F  P.tan   2 Cường độ lực tương tác điện hai cầu lúc đầu là: F k q1q kq q  12  P.tan 300 1 r r Cường độ lực tương tác điện hai cầu sau tiếp xúc là:  q1  q    k q1' q '2  '     P tan 450 F'   P.tan  k     r '2 2   2r sin 450  Từ (1) (2) suy ra: 3q1q   q1  q   q q Chia hai vế cho q ta được:    1 q2  q2  2 Đặt: q1  x , ta có phương trình: q2  x1  11,77 x   x    x  11,86x      x  0,085  Vậy:  q1 q  11,77  0,085 q2 q2 .. .Bài 1.3 trang Sách tập Vật Lí 11: Nếu tăng khoảng cách hai điện tích điểm lên lần lực tương tác tĩnh điện chúng A tăng lên lần B giảm lần C tăng lên lần D giảm lần Lời giải: Từ công... điện F giảm lần Chọn đáp án D Bài 1.4 trang Sách tập Vật Lí 11: Đồ thị Hình 1.1 biểu diễn phụ thuộc lực tương tác hai điện tích điểm vào khoảng cách chúng? Lời giải: Công thức lực tương tác tĩnh... lực triệt tiêu lẫn không ảnh hưởng đến hệ vật Vậy so với chưa tích điện lực căng T sợi dây OA khơng đổi Chọn đáp án D Bài 1.6 trang Sách tập Vật Lí 11: a) Tính lực hút tĩnh điện hạt nhân nguyên