Tài liệu bồi dưỡng vật lý lớp 11

CHỦ ĐỀ 1: ĐỊNH LUẬT CU LÔNG. ĐIỆN TRƯỜNG.CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN. ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾCHỦ ĐỀ 2: VẬT DẪN VÀ ĐIỆN MÔI TRONG ĐIỆN TRƯỜNG. TỤ ĐIỆNCHƯƠNG 3: DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔIĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH. MẮC NGUỒN THÀNH BỘCHƯƠNG 4 : TỪ TRƯỜNGHIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ. SUẤT ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG

Chủ đề 1: Định luật Cu lông. Điện tr-ờng. Công của lực điện. Điện thế. Hiệu điện thế A) Lí thuyết cơ bản 1) Có 3 cách nhiễm điện một vật: Cọ xát, tiếp xúc ,h-ởng ứng 2) Định luật Cu lông: 2 21 9 . . .10.9 r qq F ; Lực F có ph-ơng là đ-ờng thẳng nối 2 điện tích 3) Vật dẫn điện,điện môi: Là những vật có nhiều hạt mang điện(điện tích tự do) có thể di chuyển đ-ợc trong những khoảng không gian lớn hơn nhiều lần kích th-ớc phân tử của vật Những vật có chứa rất ít điện tích tự do là điện môi 4) Định luật bảo toàn điện tích: Trong 1 hệ cô lập về điện (hệ không trao đổi điện tích với các hệ khác) thì tổng đại số các điện tích trong hệ là 1 hằng số 5) Điện tr-ờng +) Khái niệm: Một điện tích tác dụng lực điện lên các điện tích khác ở gần nó vì xung quanh điện tích này có điện tr-ờng +) Tính chất cơ bản của điện tr-ờng: Tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó +) C-ờng độ điện tr-ờng: q F E (nếu q>0 thì F cùng h-ớng với E ); đơn vị V/m +) Đ-ờng sức điện tr-ờng: Là đ-ờng đ-ợc vẽ trong điện tr-ờng sao cho h-ớng của tiếp t-yến tại bất kỳ điểm nào trên đ-ờng cũng trùng với h-ớng của véc tơ CĐĐT tại điểm đó. Tính chất của đ-ờng sức: Tại mỗi điểm trong điện tr-ờng ta có thể vẽ đ-ợc 1 đ-ờng sức điện đi qua và chỉ một mà thôi. Các đ-ờng sức điện không bao giờ cắt nhau. Các đ-ờng sức điện là các đ-ờng cong không kín,nó xuất phát từ các điện tích d-ơng,tận cùng ở các điện tích âm. Nơi nào có CĐĐT lớn hơn thì các đ-ờng sức ở đó vẽ mau và ng-ợc lại +) Điện tr-ờng đều: Có véc tơ CĐĐT tại mọi điểm đều bằng nhau Các đ-ờng sức của điện tr-ờng đều là các đ-ờng thẳng song song cách đều nhau +) Điện tr-ờng của 1 điện tích điểm: 2 9 .10.9 r Q E ( E h-ớng ra xa Q nếu Q>0 và ng-ợc lại) +) Nguyên lí chồng chất điện tr-ờng: n EEEE 21 6) Công của lực điện tr-ờng +) Công của lực điện tác dụng vào 1 điện tích không phụ thuộc vào dạng của đ-ờng đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu,điểm cuối của đ-ờng đi trong điện tr-ờng A MN = q.E. '' NM (với '' NM là độ dài đại số của hình chiếu của đ-ờng đi MN lên trục toạ độ ox với chiều d-ơng của trục ox là chiều của đ-ờng sức) 7) Liên hệ giữa công của lực điện và hiệu thế năng của điện tích A MN = W M - W N = q V M - q.V N =q.U MN (U MN là hđt giữa điểm M và N) +) Hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện tr-ờng là đại l-ợng đặc tr-ng cho khả năng thực hiện công của điện tr-ờng khi có 1 điện tích di chuyển giữa 2 điểm đó Dùng tĩnh điện kế để đo hđt và điện thế 8) Liên hệ giữa E và U Nếu chọn chiều d-ơng của trục ox là chiều đ-ờng sức (E>0) thì: '' NM U E MN Biểu thức số học : d U E B) Bài tập cơ bản và nâng cao Bài 1 Một quả cầu khối l-ợng 10 g,đ-ợc treo vào một sợi chỉ cách điện. Quả cầu mang điện tích q 1 = 0,1 C . Đ-a quả cầu thứ 2 mang điện tích q 2 lại gần thì quả cầu thứ nhất lệch khỏi vị trí lúc đầu,dây treo hợp với đ-ờng thẳng đứng một góc =30 0 . Khi đó 2 quả cầu nằm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang và cách nhau 3 cm. Tìm độ lớn của q 2 và lực căng của dây treo? g=10m/s 2 HD: F=P.tan ; P=T.cos ; ĐS: Dộ lớn của q 2 =0,058 C ; T=0,115 N Bài 2 Hai điện tích điểm q 1 =-9.10 -5 C và q 2 =4.10 -5 C nằm cố định tại hai điểm AB cách nhau 20 cm trong chân không. 1) Tính c-ờng độ điện tr-ờng tai điểm M nằm trên đ-ờng trung trực của AB cách A 20 cm 2) Tìm vị trí tại đó CĐĐT bằng không . Hỏi phải đặt một điện tích q 0 ở đâu để nó nằm cân bằng? ĐS: Cách q 2 40 cm Bài 3 Một e di chuyển một đoạn 0,6 cm từ điểm M đến điểm N dọc theo một đ-ờng sức điện của 1 điện tr-ờng đều thì lực điện sinh công 9,6.10 -18 J 1) Tính công mà lực điện sinh ra khi e di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến điểm P theo ph-ơng và chiều nói trên? 2) Tính vận tốc của e khi nó tới P. Biết vận tốc của e tại M bằng không HD: Ta dùng công thức: A MN =q.E. '' NM vì A MN >0; q<0; E>0 nên '' NM <0 tức là e đi ng-ợc chiều đ-ờng sức.Với '' NM =- 0,006 m ta tính đ-ợc E suy ra A NP = q.E. '' PN = 6,4.10 -18 J Dùng ĐL động năng ta tính đ-ợc v P = 5,93.10 6 m/s Bài 4 Bắn một e với vận tốc ban đầu v 0 vào điện tr-ờng đều giữa hai bản kim loại phẳng song song,nằm ngang theo ph-ơng vuông góc với đ-ờng sức của điện tr-ờng. Electrôn bay vào khoảng chính giữa 2 bản. Hiệu điện thế giữa 2 bản là U 1) Biết e bay ra khỏi điện tr-ờng tại điểm nằm sát mép một bản. Viết biểu thức tính công của lực điện trong sự dịch chuyển cuả e trong điện tr-ờng 2) Viết công thức tính động năng của e khi bắt đầu ra khỏi điện tr-ờng HD: 1) Ta nhận thấy e phải lệch về phía bản d-ơng. Gọi d là khoảng cách giữa 2 bản A=q.E.(-d/2)=q.(-U/2) với q<0 2) Dùng định lí động năng: W 2 -W 1 =A W 2 = (m.v 0 2 - e.U)/2 Bài 5 Một hạt mang điện tích q=+1,6.10 -19 C ; khối l-ợng m=1,67.10 -27 kg chuyển động trong một điện tr-ờng. Lúc hạt ở điểm A nó có vận tốc là 2,5.10 4 m/s. Khi bay đến B thì nó dừng lại. Biết điện thế tại B là 503,3 V. Tính điện thế tại A ( ĐS: V A = 500 V) HD: )( 2 . 2 . 22 BAAB AB VVqA vmvm Bài 6 Cho 2 bản kim loại phẳng có độ dài l=5 cm đặt nằm ngang song song với nhau,cách nhau d=2 cm. Hiệu điện thế giữa 2 bản là 910V. Một e bay theo ph-ơng ngang vào giữa 2 bản với vận tốc ban đầu v 0 =5.10 7 m/s. Biết e ra khỏi đ-ợc điện tr-ờng. Bỏ qua tác dụng của trọng tr-ờng 1) Viết ptrình quĩ đạo của e trong điện tr-ờng 2) Tính thời gian e đi trong điện tr-ờng? Vận tốc của nó tại điểm bắt đầu ra khỏi điện tr-ờng? 3) Tính độ lệch của e khỏi ph-ơng ban đầu khi ra khỏi điện tr-ờng? ( ĐS: 0,4 cm) Bài 7 Ba điểm A,B,C tạo thành một tam giác vuông (vuông ở A); AC= 4 cm; AB=3 cm nằm trong một điện tr-ờng đều có E song song với cạnh CA, chiều từ C đến A. Điểm D là trung điểm của AC. 1) Biết U CD =100 V. Tính E, U AB ; U BC ( ĐS: 5000V/m; U BC =-200 V; U AB =0) 2) Tính công của lực điện khi một e di chuyển : a) Từ C đến D b) Từ C đến B c) Từ B đến A HD: Dùng các công thức: A MN =q.U MN ; E= U MN / '' NM ; U MN =V M -V N Bài 8 Một hạt bụi mang điện có khối l-ợng m=10 -11 g nằm cân bằng giữa 2 bản của 1 tụ điện phẳng. Khoảng cách giữa 2 bản là d=0,5 cm. Chiếu ánh sáng tử ngoại vào hạt bụi. Do mất một phần điện tích,hạt bụi sẽ mất cân bằng. Để thiết lập lại cân bằng ng-ời ta phải tăng hiệu điện thế giữa 2 bản lên một l-ợng U =34V. Tính điện l-ợng đã mất đi biết ban đầu hđt giữa 2 bản là 306,3V HD: Lúc đầu: m.g=F=q.U/d (1); Sau đó (q- q ).(U+ U )/d = m.g (2). Từ (1) và (2) ta đ-ợc q Bài 9 Giữa 2 bản của tụ điện đặt nằm ngang cách nhau d=40 cm có một điện tr-ờng đều E=60V/m. Một hạt bụi có khối l-ợng m=3g và điện tích q=8.10 -5 C bắt đầu chuyển động từ trạng thái nghỉ từ bản tích điện d-ơng về phía tấm tích điện âm. Bỏ qua ảnh h-ởng của trọng tr-ờng. Xác định vận tốc của hạt tại điểm chính giữa của tụ điện ĐS: 0,8 m/s HD: Tính a theo ĐL 2 sau đó dùng công thức của chuyển động biến đổi đều Bài 10 Cho 3 bản kim loại phẳng A,B,C đặt song song với nhau,tích điện đều cách nhau các khoảng d 1 =2,5 cm; d 2 =4 cm.Biết CĐĐT giữa các bản là đều có độ lớn E 1 =8.10 4 V/m; E 2 =10 5 V/m có chiều nh- hình vẽ. Nối bản A với đất. Tính điện thế của bản B và C HD: V A -V B =E 1 .d 1 V B ; V C -V B =E 2 .d 2 V C =2000 V Bài 11 Một quả cầu tích điện khối l-ợng m=0,1 g nằm cân bằng giữa 2 bản tụ điện phẳng đặt thẳng đứng cách nhau d=1cm. Hiệu điện thế giữa 2 bản là U. Góc lệch của dây treo so với ph-ơng thẳng đứng là 10 0 . Điện tích của quả cầu là 1,3.10 -9 C. Tìm U (cho g=10m/s 2 ) ĐS: 1000 V Bài 12 Hai quả cầu giống nhau bằng kim loại tích điện trái dấu đặt cách nhau 20 cm chúng hút nhau bằng 1 lực F 1 =4.10 -3 N. Cho 2 quả cầu tiếp xúc với nhau sau đó lại tách chúng ra vị trí cũ. Khi đó 2 quả cầu đẩy nhau bởi 1 lực F 2 =2,25.10 -3 N. Xác định điện tích của mỗi quả cầu tr-ớc khi cho chúng tiếp xúc nhau. Bài 13 Tại các đỉnh A,B,C của 1 hình vuông ABCD cạnh a=1,5 cm lần l-ợt đặt cố định q 1 ,q 2 ,q 3 1) Biết q 2 =4.10 -6 C và CĐĐT tổng hợp tại D bằng không. Tính q 1 , q 3 (ĐS: q 1 =q 3 =-1,4.10 -6 C) 2) Tìm CĐĐT tổng hợp tại tâm O của hình vuông (3,2.10 8 V/m) E 1 E 2 A B C Chủ đề 2 Vật dẫn và điện môi trong điện tr-ờng. Tụ điện A) Tóm tắt lí thuyết 1) Vật dẫn trong điện tr-ờng +) Khi vật dẫn đặt trong điện tr-ờng mà không có dòng điện chạy trong vật thì ta gọi là vdcbđ +) Bên trong vdcbđ c-ờng độ điện tr-ờng bằng không,còn tại các điểm trên mặt ngoài vdẫn thì c-ờng độ điện tr-ờng có ph-ơng vuông góc với mặt ngoài +) Điện thế tại mọi điểm trên vdcbđ bằng nhau +) Điện tích chỉ phân bố ở mặt ngoài của vật,sự phân bố là không đều (tập trung ở chỗ lồi nhọn) 2) Điện môi trong điện tr-ờng +) Khi đặt một khối điện môi trong điện tr-ờng thì nguyên tử của chất điện môi đ-ợc kéo dãn ra một chút và chia làm 2 đầu mang điện tích trái dấu. Ta nói điện môi bị phân cực. Kết quả là trong khối điện môi hình thành nên một điện tr-ờng phụ ng-ợc chiều với điện tr-ờng ngoài 3) Tụ điện +) Định nghĩa: Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau,mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian giữa 2 bản là chân không hay điện môi +) Ta có thể nạp điện cho tụ bằng nguồn điện hoặc làm cho tụ điện phóng điện +) Tụ điện phẳng có 2 bản tụ là 2 tấm kim loại phẳng có kích th-ớc lớn ,đặt đối diện nhau,song song với nhau +) Điện dung của tụ : Là đại l-ợng đặc tr-ng cho khả năng tích điện của tụ C= Q/U Đơn vị là F, mF. +) Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng: d S C .4.10.9 . 9 . Với S là phần diện tích đối diện giữa 2 bản. +) Với mỗi một tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng mà đặt vào 2 bản tụ hđt lớn hơn hđt giới hạn thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng. +) Ghép tụ điện song song,nối tiếp *) Ghép song song: U b =U 1 =U 2 = ; Q b =Q 1 +Q 2 +.; C b =C 1 +C 2 + *) Ghép nối tiếp: Q b =Q 1 =Q 2 = ; U b =U 1 +U 2 +.; 1/C b =1/C 1 +1/C 2 +. ( lúc đầu các tụ ch-a tích điện) +) Năng l-ợng điện tr-ờng: *) Năng l-ợng của tụ điện: C QUCUQ W 22 . 2 . Ư 22 *) Năng l-ợng điện tr-ờng: Năng l-ợng của tụ điện chính là năng l-ợng của điện tr-ờng trong tụ điện. Với tụ điện phẳng thì .8.10.9 Ư 9 2 VE W với V=S.d là thể tích khoảng không gian giữa 2 bản tụ điện phẳng; Mật độ năng l-ợng điện tr-ờng: w= W/ V (1) L-u ý: Công thức (1) đúng với cả điện tr-ờng không đều và điện tr-ờng phụ thuộc thời gian B) Bài tập cơ bản và nâng cao Bài 1 Hai bản của tụ điện phẳng có dạng hình tròn bán kính R=60 cm,khoảng cách giữa 2 bản là 2 mm. Giữa 2 bản là không khí. 1) Tính điện dung của tụ điện ( 5.10 -9 F) 2) Có thể tích cho tụ điện đó một điện tích lớn nhất là bao nhiêu để tụ điện không bị đánh thủng. Biết cđđt lớn nhất mà không khí chịu đ-ợc là 3.10 6 V/m . Hiệu điện thế lớn nhất giữa 2 bản tụ là bao nhiêu? ( 6.10 3 V; 3.10 -5 C) HD: U max = E max .d; Q max =C.U max Bài 2 Một tụ điện không khí có C=2000 pF đ-ợc mắc vào 2 cực của nguồn điện có hđt là U=5000 V 1) Tính điện tích của tụ điện ( 10 -5 C) 2) Nếu ng-ời ta ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi nhúng nó chìm hẳn vào một điện môi lỏng có hằng số điện môi =2. Tìm điện dung của tụ và hiệu điện thế của tụ ( 1000 pF; 2500 V) 3) Nếu ng-ời ta không ngắt tụ khỏi nguồn và đ-a tụ vào điện môi lỏng nh- ở phần 2. Tính điện tích và hđt giữa 2 bản tụ HD: Nếu ngắt tụ khỏi nguồn rồi đ-a nó vào điện môi thì điện tích không đổi chỉ có điện dung thay đổi. Nếu không ngắt tụ khỏi nguồn và nhúng tụ vào điện môi thì hđt không đổi,điện tích thay đổi Bài 3 Một tụ điện có điện dung C= 2 F đ-ợc tích điện, điện tích của tụ là 10 3 C . Nối tụ điện đó vào bộ ác qui có SĐĐ E=50V. Bản tích điện d-ơng nối với cực d-ơng. Hỏi khi đó năng l-ợng của bộ ác qui tăng lên hay giảm đi? Tăng hay giảm bao nhiêu? HD: Tính năng l-ợng tr-ớc: W=Q 2 /2C; năng l-ợng sau: W =CU 2 /2=C.E 2 /2 Lấy W-W Bài 4 Một tụ điện phẳng mà điện môi có =2 mắc vào nguồn điện có hđt U=100 V; khoảng cách giữa 2 bản là d=0,5 cm; diện tích một bản là 25 cm 2 1) Tính mật độ năng l-ợng điện tr-ờng trong tụ 2) Sau khi ngắt tụ ra khỏi nguồn,điện tích của tụ điện phóng qua lớp điện môi giữa 2 bản tụ đến lúc điện tích của tụ bằng không. Tính nhiệt l-ợng toả ra ở điện môi HD: Nhiệt l-ợng toả ra ở điện môi bằng năng l-ợng của tụ Bài 5 Hai bản của 1 tụ điện phẳng không khí có dạng hình chữ nhật kích th-ớc 10cm x 5cm. Tụ điện đ-ợc tích điện bằng một nguồn điện sao cho CĐĐT giữa 2 bản tụ là 8.10 5 V/m . Tính điện tích của tụ điện trên. Có thể tính đ-ợc hđt giữa 2 bản tụ không? HD: Q=C.U= d S .4.10.9 9 E.d ; Không thể tính đ-ợc U vì ch-a biết d Bài 6 Có 2 tụ điện, tụ điện 1 có điện dung C 1 =1 F tích điện đến hđt U 1 =100 V; tụ điện 2 có điện dung C 2 = 2 F tích điện đến hđt U 2 =200 V 1) Nối các bản tích điện cùng dấu với nhau. Tính hiệu điện thế và điện tích của mỗi tụ điện sau khi nối và nhiệt l-ợng toả ra sau khi nối các bản 2) Hỏi nh- phần 1 nh-ng chỉ khác ta nối các bản trái dấu của 2 tụ với nhau HD: 1) C b =C 1 +C 2 ; Q b =Q 1 +Q 2 ; U b =Q b /C b =U 1 =U 2 Q 1 và Q 2 Tính năng l-ợng tr-ớc: W=C 1 U 1 2 /2+ C 2 U 2 2 /2; năng l-ợng sau: W =C b U b 2 /2; Q=W-W 2) Làm t-ơng tự chỉ khác Q b =Q 2 -Q 1 ; C b =C 1 +C 2 Bài 7 Một bộ tụ gồm 5 tụ điện giống hệt nhau nối tiếp mỗi tụ có C=10 F đ-ợc nối vào hđt 100 V 1) Hỏi năng l-ợng của bộ thay đổi ra sao nếu 1 tụ bị đánh thủng 2) Khi tụ trên bị đánh thủng thì năng l-ợng của bộ tụ bị tiêu hao do phóng điện. Tìm năng l-ợng tiêu hao đó. HD: 1) Độ biến thiên năng l-ợng của bộ là: W=W 2 -W 1 =(1/2)C b2 U 2 -(1/2)C b1 U 2 =.>0 tức là năng l-ợng của bộ tăng lên (mặc dù có sự tiêu hao năng l-ợng do đánh thủng) 2) Tính điện tích của bộ tụ lúc tr-ớc và sau rồi tính q =q 2 -q 1 >0. Năng l-ợng của tụ tăng vì nguồn đã thực hiện công A để đ-a thêm điện tích đến tụ: A= q .U. Theo ĐLBTNL: A= W+W tiêu hao Từ đó tính đ-ợc W tiêu hao B i 8 Một tụ điện nạp điện tới hiệu điện thế U 1 =100 V đ-ợc nối với với tụ điện thứ hai cùng điện dung nh-ng đ-ợc nạp điện tới hiệu điện thế U 2 =200V. Tính hiệu điện thế giữa các bản của mỗi tụ điện trong hai tr-ờng hợp sau: 1) Các bản tích điện cùng dấu nối với nhau (150 V) 2) Các bản tích điện trái dấu nối với nhau (50 V) Bài 9 Ba tụ điện có điện dung C 1 =0,002 F; C 2 =0,004 F; C 3 =0,006 F đ-ợc mắc nối tiếp thành bộ. Hiệu điện thế đánh thủng của mỗi tụ điện là 4000 V.Hỏi bộ tụ điện trên có thể chịu đ-ợc hiệu điện thế U=11000 V không? Khi đó hiệu điện thế đặt trên mỗi tụ là bao nhiêu? ĐS: Không. Bộ sẽ bị đánh thủng; U 1 =6000 V; U 2 =3000 V; U 3 =2000 V Bài 10 Ba tụ điện có điện dung lần l-ợt là: C 1 =1 F; C 2 =2 F; C 3 =3 F có thể chịu đ-ợc các hiệu điện thế lớn nhất t-ơng ứng là: 1000V;200V; 500V. Đem các tụ điện này mắc thành bộ 1) Với cách mắc nào thì bộ tụ điện có thể chịu đ-ợc hiệu điện thế lớn nhất 2) Tính điện dung và hiệu điện thế của bộ tụ điện đó ĐS: C 1 nt(C 2 //C 3 ); 1200 V; 5/6 F Bài 11 Sáu tụ đ-ợc mắc: ( ((C 1 nt(C 2 //C 3 ))//C 4 ) )nt C 5 nt C 6 ; C 1 =C 6 =60 F; U=120V Tính điện dung của bộ và điện tích của mỗi tụ Bài 12 Hai bản của một tụ điện phẳng(diện tích mỗi bản là 200 cm 2 ) đ-ợc nhúng trong dầu có hằng số điện môi 2,2 và đ-ợc mắc vào nguồn điện có hđt là 200 V. Tính công cần thiết để giảm khoảng cách giữa 2 bản từ 5 cm đến 1 cm(sau khi cắt tụ ra khỏi nguồn) (1,2.10 -7 J) Bài 13 Tại 4 đỉnh của một hình vuông LMNP có 4 điện tích điểm q L =q M =q=4.10 -8 C; q N =q P =-q. Đ-ờng chéo của hình vuông có độ dài a=20 cm. Hãy xác đinh: Điện thế tại tâm hình vuông? Điện thế tại đỉnh L của hình vuông? Công tối thiểu để đ-a q từ L-O ĐS: 0 V; -1800 V; Công của lực điện là A=-7,2.10 -5 J; công của ngoại lực A =-A Bài 14 Hai bản phẳng song song cách nhau d=5,6 mm, chiều dài mỗi bản là 5 cm. Một điện tử bay vào khoảng giữa với vận tốc v 0 =200 000 km/s h-ớng song song và cách đều 2 bản. Hỏi hiệu điện thế lớn nhất có thể đặt lên 2 bản là bao nhiêu để khi bay ra khỏi 2 bản điện tử không bị chạm vào mép bản (50 V) Bài 15 Hiệu điện thế giữa 2 bản của một tụ điện phẳng là U=300 V. Một hạt bụi nằm cân bằng giữa 2 bản của tụ điện và cách bản d-ới của tụ d 1 =0,8 cm. Hỏi sau bao lâu hạt bụi sẽ rơi xuống bản d-ới của tụ nếu hiệu điện thế giữa 2 bản giảm đi 60 V (0,09 s) Bài 16 Hai điện tích q 1 =6,67.10 -9 C và q 2 =13,35.10 -9 C nằm trong không khí cách nhau 40 cm. Tính công cần thiết để đ-a hệ điện tích trên lại gần nhau và cách nhau 25 cm ( 1,2.10 -6 J) Bài 17 Một điện tử bay đến gần một iôn âm. Điện tích của iôn gấp 3 lần điện tích của điện tử. Lúc đầu điện tử ở cách xa iôn và có tốc độ là 10 5 m/s. Tính khoảng cách bé nhất mà điện tử có thể tiến gần đến iôn. Cho điện tích và khối l-ợng của e ( 1,5.10 -7 m) Bài 18 Một mặt cầu bán kính 10 cm có mật độ điện mặt 3.10 -5 C/m 2 . Cách mặt cầu 0,9 m có đặt một điện tích q 0 =7.10 -9 C . Tính công cần thiết để đ-a điện tích điểm q 0 về cách tâm mặt cầu 50 cm biết môi tr-ờng xung quanh điện tích là K 2 ( 2,4.10 -4 J) Ch-ơng II Dòng điện không đổi Chủ đề 1: Công,công suất của dòng điện. Định luật Ôm cho đoạn mạch thuần trở Định luật Jun Lenxơ A) Tóm tắt lý thuyết 1) Định nghĩa dòng điện: Là dòng các điện tích chuyển dịch có h-ớng 2) Dòng điện không đổi: Là dòng điện có chiều và c-ờng độ không đổi theo thời gian C-ờng độ dòng điện: I = q / t ( q: Điện l-ợng chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian t ) 3) Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ có R: I= U/R Dòng điện có chiều từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp Công thức tính điện trở của dây dẫn đồng tính,hình trụ: S l R . 4) Suất điện động của nguồn điện: e = A/ q ( e là công của lực lạ ) 5) Đơn vị của dung l-ợng của acqui là A.h (1Ah=3600C) 6) Công ,công suất của dòng điện: A=q.U=I.t.U; P=A/t=U.I (A là điện năng tiêu thụ) 7) Định luật Jun-Lenxơ: A=Q=U.I.t=R.I 2 .t 8) Công và công suất của nguồn điện: Là công của lực lạ (vì công của lực điện để dịch chuyển điện tích trong mạch kín bằng không) A= e.q=e.I.t; P=A/t=e.I 9) Có 2 loại dụng cụ tiêu thụ điện là : Dụng cụ toả nhiệt và máy thu điện a) Điện năng tiêu thụ ở dụng cụ toả nhiệt: A=U.I.t=R.I 2 .t=(U 2 /R).t; P=A/t=U.I= b) Điện năng tiêu thụ điện trong khoảng thời gian t là: A=A +Q =e P .I.t+r P .I 2 .t Công suất của máy thu: P=A/t=e P .I + r P I 2 (e P là suất phản điện của máy thu) Mà P=U.I nên U=e P +r P .I (U là hđt ở 2 cực của máy thu) Với P =e P .I là công suất có ích của máy thu điện c) Hiệu suất của máy thu điện: H= U IrU IrIe Ie P P P PP P . . . 2 ' d) L-u ý: +) Trên vỏ ngoài các dụng cụ tiêu thụ điện có ghi: P đ ; U đ ; I đ với I đ =P đ /U đ +) Trong kỹ thuật để đo điện năng tiêu thụ(A) ta dùng công tơ điện (1kw.h=3,6.10 6 J) B) Bài tập Bài 1 C-ờng độ dòng điện không đổi chạy qua dây tóc của một bóng đèn là I=0,273A. Tính điện l-ợng và số e dịch qua tiết diện thẳng của dây tóc trong thời gian 1 phút. (1,02.10 20 e) Bài 2 Pin Lơclăngsê có suất điện động là 1,5V. Hỏi khi nó sản ra một công là 270J thì nó dịch chuyển 1 l-ợng điện tích d-ơng là bao nhiêu ở bên trong và giữa 2 cực của pin? ( 180 C) Bài 3 Một bộ acqui có thể cung cấp 1 dòng điện là 4A liên tục trong 1h thì phải nạp lại a) Tính c-ờng độ dòng điện mà ác qui này có thể cung cấp nếu nó đ-ợc sử dụng liên tục trong 20h thì phải nạp lại b) Tính SĐĐ của acqui này nếu trong thời gian hoạt động trên đây nó sản sinh ra 1 công 86,4 kJ HD: Dung l-ợng của acqui là Q=4.3600 (C) I = Q/20.3600=0,2A; e=86400/Q=6 V Bài 4 Có 2 bóng đèn trên vỏ ngoài có ghi: Đ1(220V-100W); Đ2(220V-25W) 1) Hai bóng sáng bình th-ờng không khi mắc chúng song song vào mạng điện 220V. Sau đó tính c-ờng độ dòng điện qua mỗi bóng. 2) Mắc chúng nối tiếp vào mạng điện 440 V thì 2 bóng sáng bình th-ờng không? Nếu không hãy cho biết bóng nào sẽ cháy tr-ớc? Nếu có hãy tính c-ờng độ dòng điện qua mỗi bóng? Bài 5 Một đèn ống loại 40W đ-ợc chế tạo để có công suất chiếu sáng bằng đèn dây tóc loại 100W. Hỏi nếu sử dụng đèn ống này trung bình mỗi ngày 5h thì trong 30 ngày sẽ giảm đ-ợc bao nhiêu tiền điện so với sử dụng đèn dây tóc cũng trong thời gian trên. Giá tiền điện 700 đ/kwh HD: Mỗi giây tiết kiệm đ-ợc 100-40=60J. Dùng 30 ngày tiết kiệm đ-ợc:30.5.3600.60 (J) Đổi về kwh bằng 30.5.3600.60/3 600 000 =9 kwh tiết kiệm đ-ợc: 700.9=6300 (đ) Bài 6 Một ấm điện đ-ợc dùng với hđt 220 V thì đun sôi đ-ợc 1,5 lít n-ớc từ nhiệt độ 20 0 C trong 10 phút. Biết nhiệt dung riêng của n-ớc là: 4190 J/kg.K; D=1000 kg/m 3 ; H=90% 1) Tính điện trở của ấm điện 2) Tính công suất điện của ấm HD: Tính nhiệt l-ợng thu vào của n-ớc: Q=c.(D.V)(100-20) (năng l-ợng có ích) H= Q/A=Q/P.t (t=20.60=1200 s) từ đó suy ra P. Mà P=U 2 /RR=4,232 ôm; P=931 W Bài 7 Hai dây dẫn, một bằng đồng , một bằng nhôm có cùng điện trở,cùng khối l-ợng. Hỏi chiều dài của 2 dây dẫn hơn kém nhau bao nhiêu lần. Cho biết khối l-ợng riêng và điện trở suất của 2 dây là: D Al =2700 kg/m 3 ; D Cu =8900 kg/m 3 ; mm CuAl .10.7,1;.10.8,2 88 (ĐS: 1,4) HD: m 1 =m 2 V 1 .D 1 =V 2 .D 2 l 1 .S 1 .D 1 = l 2 .S 2 .D 2 (1) Viết biểu thức của R 1 ;R 2 cho R 1 =R 2 Cuối cùng ta đ-ợc: 11 22 2 1 . . D D l l =1,4 Bài 8 Hai dây dẫn hình trụ đ-ợc làm từ cùng một chất, có cùng một chiều dài. Tỷ số điện trở của chúng là 1:2. Hỏi dây nào nặng hơn và nặng hơn bao nhiêu? (ĐS: Hơn kém nhau 2 lần) HD: Chúng có cùng D và điện trở suất,chiều dài Bài 9 Một ấm điện có 2 dây dẫn R 1 và R 2 để đun n-ớc. Nếu dùng dây R 1 thì n-ớc trong ấm sẽ sôi trong thời gian 10 min. Còn nếu dùng riêng dây R 2 thì thời gian n-ớc sẽ sôi là 40 min. Tính khoảng thời gian đun sôi ấm n-ớc trên trong 2 tr-ờng hợp: 1) R 1 song song với R 2 (8 min) 2) R 1 nối tiếp với R 2 (50 min) Coi điện trở của dây maiso không phụ thuộc vào nhiệt độ, hiệu suất của ấm là 100% HD: Dùng công thức t R U Q . 2 với Q và U không đổi trong mọi tr-ờng hợp Bài 10 (điện trở phụ thuộc nhiệt độ) Một bàn là có hiệu điện thế và công suất định mức là 220 V-1,1 KW 1) Tính điện trở R 0 và c-ờng độ dòng điện định mức I 0 của bàn là 2) Để hạ bớt nhiệt độ của bàn là mà vẫn dùng mạng điện có hđt là 220 V ng-ời ta mắc nối tiếp với nó một điện trở R= 9 ôm. Khi đó bàn là chỉ còn tiêu thụ một công suất là P = 800 W. Tính c-ờng độ dòng điện I , hiệu điện thế U và điện trở R của bàn là. HD: 1) I 0 = P 0 /U 0 =5A; R 0 =U 0 /I 0 =44 ôm 2) ' ' ' U P I (1) Mà R U R U I R ' ' 220 (2) Từ (1) và (2) ta đ-ợc U =180V (loại U =40 V) Vì khi đó công suất không thể bằng 80 W đ-ợc; R =40,5 ôm Định luật Ôm đối với toàn mạch. Mắc nguồn thành bộ A) Tóm tắt lý thuyết 1) Giả sử dòng điện trong mạch có c-ờng độ I thì trong thời gian t có điện l-ợng q=I.t chuyển qua mạch. Nguồn điện đã thực hiện công A: A=q.e=I.t.e Trong thời gian t nhiệt l-ợng toả ra ở toàn mạch là: Q=(R+r).I 2 .t Theo ĐLBTNL: Q=A. Vậy e=I.R+I.r Nhận xét: Suất điện động của nguồn bằng tổng các độ giảm điện thế mạch ngoài và mạch trong rR e I (R+r là điện trở toàn phần của mạch) U=I.R= e-I.r (U là hiệu điện thế mạch ngoài cũng là hđt giữa 2 cực của nguồn) L-u ý: +) Nếu r=0 hoặc mạch ngoài để hở(I=0) thì U=e +) Nếu R=0 thì I=I max = e / R ta nói nguồn điện bị đoản mạch 2) Tr-ờng hợp mạch ngoài có máy thu điện thì: A=Q+A =(R+r)I 2 .t+ e P .I.t+ r P .I 2 .t= e.I.t Vậy ta đ-ợc: P P rrR ee I 3) Hiệu suất của nguồn: e rI e rIe e U Ie IU A A H coich . 1 . . . 4) Mắc nguồn thành bộ a) Mắc nối tiếp e b =e 1 +e 2 +.e n r b =r 1 +r 2 +r n Tr-ờng hợp đặc biệt các nguồn giống nhau b) Mắc xung đối Nếu e 1 >e 2 thì e 1 là nguồn phát Khi đó e b =e 1 -e 2 ; r b =r 1 +r 2 Nếu e 1 <e 2 thì e 1 là máy thu 2) Mắc song song Nếu các nguồn giống hệt nhau thì e b =e; r b = r / n L-u ý: Nếu mắc hỗn tạp: Mắc thành n hàng mỗi hàng m nguồn nối tiếp thì e b =m.e; r b =m.r/n B) Bài tập cơ bản n B A e,r e,r e,r A B I e,r R A B I e,r e P ,r P R e 1 ,r 1 e 2 ,r 2 e n ,r n A B e 1 ,r 1 e 2 ,r 2 A B Bài 1: Cho mạch điện nh- sơ đồ hình vẽ: e=12 V; r=0 R 1 =3 ; R 2 =4 ; R 3 =5 1) Tính c-ờng độ dòng điện chạy trong mạch (1A) 2) Tính hiệu điện thế giữa 2 cực của nguồn và 2 đầu điện trở R 2 (U 2 =4V) 3) Tính công của nguồn điện sản ra trong 10 min và công suất toả nhiệt của R 3 (A=7200J) 4) Tính hiệu suất của nguồn và công do nguồn sản ra trong 1h Bài 2 Khi mắc điện trở R 1 =500 vào 2 cực của một pin mặt trời thì hđt mạch ngoài là U 1 =0,1 V.Thay điện trở R 1 bằng R 2 =1000 thì hđt của mạch ngoài bây giờ là U 2 =0,15 V 1) Tính suất điện động và điện trở trong của pin này 2) Diện tích của pin này là S=5 cm 2 và nó nhận đ-ợc năng l-ợng ánh sáng với công suất là 2 mW/cm 2 . Tính hiệu suất H của pin khi chuyển từ năng l-ợng ánh sáng thành nhiệt năng ở điện trở ngoài R 2 HD: Ta dùng công thức U=I.R suy ra I sau đó áp dụng e=U+I.r cho 2 tr-ờng hợp R 1 ,R 2 Năng l-ợng ánh sáng trong 1 s là P=10 mW=0,01 W; công suất toả nhiệt trên R 2 là P 2 =I 2 2 .R 2 Vậy H= P 2 / P ĐS: e=0,3 V; r=1000 ;H=0,225 % Bài 3: Có 36 nguồn giống nhau mỗi nguồn SĐĐ e=12 V và ĐTT r=2 ghép thành bộ nguồn hỗn hợp đối xứng gồm n dãy song song mỗi dãy gồm m nguồn nối tiếp. Mạch ngoài là 6 bóng đèn giống hệt nhau đ-ợc mắc song 2 .Khi đó hđt mạch ngoài là U=120 V và csuất mạch ngoài 360 W. 1) Tính điện trở mỗi bóng đèn (các đèn sáng bình th-ờng) 2) Tính m,n 3) Tính công suất và hiệu suất của của bộ nguồn trong tr-ờng hợp này HD: 1) P 1 =P/6=60 W; R 1 =U 2 /P 1 =240 2) Ta có I=6I 1 =3 A; R=R 1 /6=40 ; e b =12m; r b = 2m/n với m.n=36. Dùng ĐL Ôm n=3;m=12; 3) Công suất của nguồn P=e b .I=432 W; H=U/e b = 83,3 % Bài 4 Cho mạch điện nh- hình vẽ. Bộ nguồn có SĐĐ e b =42,5V; ĐTT r b =1 ;R 1 =10 ;R 2 =15 . Biết điện trở của các am pe kế và dây nối không đáng kể 1) Biết bộ nguồn gồm các pin giống nhau mắc theo kiểu hỗn hợp đối xứng,mỗi pin có SĐĐ e=1,7V và điện trở trong là r=0,2 . Hỏi bộ nguồn này mắc thế nào? ( 5 dãy song song x 25 cái nối tiếp) 2) Biết ampekế 1 chỉ 1,5A. Xác định số chỉ A 2 và trị số của R HD: 2) Tính U MN =I 1 R 1 I 2 =U MN /R 2 > I=I 1 +I 2 U=e b -I.r b U R =U-U MN R=10 Bài 5 Cho mạch điện sau:R 1 =4 ;R 2 =R 3 =6 ;U AB =33V 1) Mắc vào C,D một A có R A =0; lúc này R 4 =14 . Tính số chỉ ampe kế và chiều dòng điện qua A (0,5 A) 2) Thay A bằng vôn kế có R V rất lớn a) Tìm số chỉ vôn kế. Cực + vôn kế mắc vào điểm nào? (3,3 V) b) Điều chỉnh R 4 đến khi vôn kế chỉ số không. Tìm R 4 (9 ) 3) Nếu điều chỉnh cho R 4 =6 Tìm điện trở t-ơng đ-ơng của đoạn mạch AB HD: Dùng ph-ơng pháp điện thế nút e R 1 R 3 R 2 A 1 A 2 e b ,r b R 1 R 2 R R 2 R 4 R 1 R 3 C B D A [...]... để giữ cho ảnh của vật cần quan sát hiện rõ trên màng l-ới Mắt không điều tiết là lúc TTT dẹt nhất (f cực đại) còn mắt điều tiết cực đại là lúc TTT phồng to nhất (f cực tiểu) +) Điểm cực viễn(CV): Là điểm xa nhất trên trục chính của mắt mà khi vật đặt ở đó thì ảnh của nó hiện lên màng l-ới khi mắt không điều tiết +) Điểm cực cận (CC): Là điểm gần nhất trên trục chính của mắt mà khi vật đặt ở đó thì ảnh... tâm; bán kính mỗi vòng là R= 8 cm, vòng kia là 2R; trong mỗi vòng có dòng điện c-ờng độ I = 10 A chạy qua Xét các tr-ờng hợp sau: a) Hai vòng nằm trong cùng một mặt phẳng, 2 dòng điện cùng chiều (ĐS: 11, 8.10 -5 T) b) Hai vòng nằm trong cùng một mặt phẳng, 2 dòng điện ng-ợc chiều ( 3,9.10-5 T) c) Hai vòng nằm trong 2 mặt phẳng vuông góc với nhau (8,8.10-5 T) Bài 2 M Nối 2 điểm M,N của vòng tròn dây... điện I=3 A chạy qua dây Tìm B tại tâm O của vòng tròn trong 2 TH: 1) Cả đoạn dây dẫn đồng phẳng 2) Đoạn dây thẳng vuông góc với mặt phẳng của khung dây tròn Bài 4 Dùng 1 dây đồng đ-ờng kính d=0,8 mm có 1 lớp sơn cách điện mỏng quấn quanh 1 hình trụ có đ-ờng kính D=4 cm để làm 1 ống dây Khi nối 2 đầu ống dây với nguồn điện có hđt U=3,3 V thì cảm ứng từ bên trong ống dây là 15,7.10-4 T Tính chiều dài của... của đồng là 1,76.10-8 .m Biết các vòng dây đ-ợc quấn sát nhau HD: B 4 107 n.I với n= 1/ d thay số I=1 A l L d 3R Rd 2 l 0,6m Chiều dài sợi dây: L= Mặt khác: d D 4D 4. Bài 5 Dùng 1 dây đồng có phủ 1 lớp sơn cách điện mỏng, quấn quanh 1 hình trụ dài 50 cm,đ-ờng kính d=4cm để làm 1 ống dây Hỏi nếu cho dòng điện c-ờng độ I=0,1 A vào ống dây thì cảm ứng từ trong ống dây là bao nhiêu? Biết sợi dây làm... tâm của khung dây ( B=4,7.10-5 T) Bài 8: Một khung dây tròn có 24 vòng dây, dòng điện trong khung có I=0,5 A Theo tính toán thì cảm ứng từ ở tâm khung là 6,3.10-5 T Thực tế thì cảm ứng từ là 4,2.10-5 T lý do là 1 số ít vòng dây quấn ng-ợc chiều quấn với đa số vòng trong khung Tìm số vòng quấn nhầm và bkính của khung HD: 6,3.10-5=2 10-7.24.I/ R (1); 4,2.10-5=2 10-7.N I/R (2) Từ (1) và (2) N =16 có 24-16=8... tổng cộng 200 cm2 ng-ời ta dùng tấm sắt làm catốt của 1 bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 và anốt là 1 thanh đồng nguyên chất, cho dòng điện I=10 A chạy qua trong thời gian 2h40min50s Tìm chiều dày của lớp đồng bám trên tấm sắt Biết nguyên tử l-ợng của đồng là 64, KLR của đồng là 8,9 g/cm3 ĐS: 1,8.10-2 cm Bài 6 Khi điện phân một dung dịch muối ăn trong n-ớc ng-ời ta thu đ-ợc khí hiđrô vào 1 bình thể... hợp với nhau 1 góc 600 Tính điện tích đã truyền cho các quả cầu Lấy g=10 m/s2 ( ĐS: 3,58.107 C ) Câu 2 Tính lực hút tĩnh điện giữa 1e và hạt nhân trong nguyên tử hêli Biết e này cách hạt nhân 2,94.10 -11 m Nếu e này chuyển động tròn đều quanh hạt nhân thì tốc độ góc là bao nhiêu? ĐS: 5,33.10-7 N; 1,41.1017 rad/ s Câu 3 Có 3 điện tích điểm q1=2.10-8 C; q2= 4.10-8 C và q3 đặt lần l-ợt tại 3 điểm A,B,C... tụ nằm ngang, chiều dài 1 bản là 10 cm Tìm độ lệch của e khỏi ph-ơng ban đầu và vận tốc của e khi vừa ra khỏi điện tr-ờng.Tính công của lực điện tr-ờng Bỏ qua tác dụng của trọng lực ( 6,4.10-3 m) Bài 11 Có 2 tụ điện phẳng C1= 0,3 nF; C2=0,6 nF Khoảng cách giữa 2 bản của 2 tụ là d=2 mm Tụ điện chứa đầy chất điện môi có thể chịu đ-ợc c-ờng độ điện tr-ờng lớn nhất là 10000 v/m Hai tụ đ-ợc ghép nối tiếp... hạt bằng không) Sau khi tăng tốc hạt này bay vào từ tr-ờng đều theo ph-ơng vuông góc với các đ-ờng sức từ (B=2T) Tính độ lớn lực Lorenxo tác dụng lên e Tìm bán kính quĩ đạo của e trong từ tr-ờng? Bài 11 + B và điện B Một e chuyển động thẳng đều trong miền có từ tr-ờng đều tr-ờng đều E Véc tơ vận tốc v nằm trong mặt phẳng hình vẽ và có chiều h-ớng từ trái sang phải Chiều của đ-ờng sức từ cho nh- hình... điểm trên đ-ờng đó I2 x 2) Tìm những điểm mà cảm ứng từ tại đó bằng không nếu I1=I2 -7 HD: 1) B=B1+B2=2.10 (I1+I2)/ x ; 2) Nằm trên đ-ờng y=x I1 0 Hiện t-ợng cảm ứng điện từ Suất điện động cảm ứng A) Lý thuyết 1) Phân tích thí nghiệm: *) Thí nghiệm 1: Di chuyển 1 nam châm lại gần hay ra xa 1 ống dây thì trong ống dây có dòng điện (dòng điện cảm ứng) Nhận thấy: Số đ-ờng sức từ qua ống dây thay đổi *) . Chủ đề 2 Vật dẫn và điện môi trong điện tr-ờng. Tụ điện A) Tóm tắt lí thuyết 1) Vật dẫn trong điện tr-ờng +) Khi vật dẫn đặt trong điện tr-ờng mà không có dòng điện chạy trong vật thì ta. nhiễm điện một vật: Cọ xát, tiếp xúc ,h-ởng ứng 2) Định luật Cu lông: 2 21 9 . . .10.9 r qq F ; Lực F có ph-ơng là đ-ờng thẳng nối 2 điện tích 3) Vật dẫn điện,điện môi: Là những vật có nhiều. thể di chuyển đ-ợc trong những khoảng không gian lớn hơn nhiều lần kích th-ớc phân tử của vật Những vật có chứa rất ít điện tích tự do là điện môi 4) Định luật bảo toàn điện tích: Trong 1 hệ