Điện Tích - Định Luật CuLoong

Bài 1:Điện tích – Định luật Culông A.Lý thuyết 1.Hai loại điện tích: - Điện tích âm – điện tích dương. - Những điện tích cùng dấu đẩy nhau,trái dấu thì hút nhau. - Đơn vị của điện tích là Culông.Kí hiệu là C. 2.Định luật Culông: Hai điện tích điểm q 1 và q 2 đứng yên trong chân không cách nhau một khoảng r,thì tương tác với nhau một lực F,tỉ lệ với tích độ lớn các điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Công thức: 1 2 2 .k q q F r = với k =9.10 9 (N.m 2 /c 2 ) 3.Tương tác của các điện tích đứng yên trong điện môi đồng chất: • Thực nghiệm cho thấy lực tương tác giữa hai điện tích đặt trong môi trường đồng chất giảm so với tương tác trong chân không ε lần, ε gọi là hằng số điện môi. • Biểu thức của lực tương tác: 1 2 2 .k q q F r ε = 4.Vectơ lực tương tác giữa hai điện tích điểm có: • Điểm đặt trên mỗi điện tích. • Phương trùng với phương đường thẳng qua điểm đặt 2 điện tích. • Chiều: - Hướng ra xa hai điện tích nếu chúng cùng dấu. - Hướng từ điện tích nọ đến điện tích kia nếu chúng trái dấu. - Độ lớn: 1 2 12 21 2 k q q F F r ε = = ∗ Chú ý:điện tích điểm q chịu nhiều lực điện 1 2 , , n F F F uur uur uur thì hợp lực i F F= ∑ ur uur B.Bài tập Dạng 1: Điện tích – Định luật Culông. Phương pháp: 1.Định luật Culông: 1 2 2 .k q q F r = với k =9.10 9 (N.m 2 /c 2 ) 2.Tương tác của các điện tích đứng yên trong điện môi đồng chất: Biểu thức của lực tương tác: 1 2 2 .k q q F r ε = 3.Chiều của lực tương tác dựa vào dấu của điện tích: + Hai điện tích cùng dấu: • • 21 F uuur ⊕ ⊕ 12 F uur + Hai điện tích trái dấu: • • 21 F uuur - ⊕ 12 F uur B.Bài tập: Trắc nghiệm: Câu 1.Xác định lực tĩnh điện giữa hai electron có khoảng cách r = 16m khi đặt trong không khí. a.9.10 —27 N. b.7.10 -27 N c.8.10 -27 N d.12.10 -27 N Câu 2.Xác định lực tĩnh điện giữa hai điện tích q 1 = 3.10 -6 C và q 2 = - 3.10 -6 C cách nhau một khoảng r = 3cm.Đặt trong dầu hỏa( ε = 2).Thì lực tương tác giữa hai điện tích là? a.45N b.55N c.53N d.35N Câu 3.Hai điện tích điểm đặt cách nhau một đoạn r thì tương tác với nhau bởi một lực F.Nếu kéo hai điện tích nói trên ra xa nhau một đoạn 2r thì lực tương tác là F’.Tỉ số giữa F và F’là? 1 a.F/F’ =2 b.F/F’ =1/2 c.F/F’ = 4 d.F/F’ = 1/4 Câu 4.Hai điện tích điểm cách nhau một đoạn r thì tương tác với nhau bằng môt lực F,nếu đưa hai điện tích trên lại gần nhau một đoạn r’ =r/2 thì chúng tương tác với nhau bởi một lực F’.Tỉ số giữa F và F’ là? a.F/F’ =2 b.F/F’ =1/2 c.F/F’ = 4 d.F/F’ = 1/4 Câu 5.Hai điện tích điểm đặt cách nhau một đoạn r trong không khí thì tương tác vơi nhau bơi một lực F,nếu đặt hai điện tích trên vào một môi trường dầu hỏa có hằng số điện môi ε = 4 thì chúng tương tác với nhau bằng lực F’.Chọn câu trả lời đúng: a.lực F’ lớn hơn lực F bốn lần b.lực F’ lớn hơn lực F hai lần c.lực F’ bằng 1/4 lần so với lực F d.lực F’ bằng 1/2 lần so với lực F Câu 6.Hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau q 1 = q 2 = 3.10 -8 C,tương tác với nhau bởi một lực F =9.10 - 3 N.Khoảng cách giữa hai điện tích nói trên là? a.9cm b.3cm c.9.10 -4 cm d.6cm Câu 7.Hai điên tích điểm có độ lớn bằng nhau được đặt cách nhau 3cm trong môi trường có hằng số điện môi ε = 3,thì chúng tương tác với nhau bởi một lực F = 3.10 -3 N,độ lớn của hai điện tích nói trên là: a. 1 2 q q= =3.10 -8 N b. 1 2 q q= =4.10 -8 N c. 1 2 q q= =3.10 -6 N d. 1 2 q q= =4.10 -10 N Câu 8.Hai điện tích điểm đặt cách nhau một khoảng r trong không khí thì chúng tương tác với nhau bởi lực F = 16N.Nếu không thay đổi khoảng của chúng,nhúng chúng vào môi trường dầu,thì chúng tương tác với nhau bởi lực F’ = 4N.Hằng số điện môi của môi trường dầu là? a. ε =2 b. ε = 4 c. ε = 3 d. ε = 2,5 ∗ .Hai hạt bụi cách nhau một khoảng r = 3m,mỗi hạt mang điện tích q = - 9,6.10 -13 C. Câu 9.Số electron dư trong mỗi hạt bụi là? a.N = 6.10 6 electron b.N = 6.10 13 electron c.N = 6.10 19 electron d.N = 6.10 32 electron Câu 10.Lực tương tác Culông giữa hai hạt là? a.F = 9,216.10 -13 N b.F = 9,216.10 -14 N c.F = 9,216.10 -15 N d.F = 9,216.10 -16 N ∗ .Trong nguyên tử Hidrô,điện tích của Protôn và electron có độ lớn lá 1,6.10 -19 C và khoảng cách giữa chúng là 5.10 -9 cm,cho hằng số hấp dẫn G =6,672.10 -11 (N.m 2 /kg 2 ),cho khối lượng của protôn và electron lần lượt là m e = 9,1.10 -31 kg,m p = 1836m e . Câu 11.Lực tương tác tĩnh điện giữa electron và hạt nhân là? a.F = 9,2.10 -8 N b.F = 4,6.10 -7 N c.F = 1,84.10 -8 N d.F = 4,13.10 -8 N Câu 12.Lực hấp dẫn giữa electron và hạt nhân là? a.F hd = 1,6.10 -49 N b.F hd = 4,057.10 -50 N c.F hd = 4,057.10 -51 N d.F hd = 2.10 -50 N Câu13.Hai quả cầu nhỏ có điện tích 10 -7 C và 4.10 -7 C tác dụng vào nhau một lực 0,1N trong chân không,khoảng cách giữa chúng là? a.r = 6cm b.r = 3,6cm c.r = 6mm d.r = 3,6mm Tự luận Câu 14.Electron quay xung quanh hạt nhân nguyên tử hidro theo quỹ đạo tròn bán kính r =5.10 -11 m. a.tìm độ lớn lực hướng tâm. b.tính độ lớn vận tốc của electron.Cho m e =9.10 -31 kg. Câu 14.Hai điện tích điểm giống nhau,đặt cách nhau đoạn a = 2cm trong không khí đẩy nhau một lực 10N. a.tìm độ lớn của mỗi điện tích b.nếu đem hai điện tích trên đặt trong rượu êtylic có hằng số điện môi ε = 2,5 cùng với khoảng cách nói trên thì lực tĩnh điện là bao nhiêu? Câu 16.Hai điện tích điểm q 1 và q 2 đặt trong chân không,cách nhau đoạn a . a.phải thay đổi khoảng cách giữa hai điện tích đó như thế nào để lực tương tác giữa chúng là không đổi khi chúng nhúng vào trong glyxerin có hằng số điện môi ε =56,2. b.Trong chân không,nếu giảm khoảng cách giữa hai điện tích đi một đoạn d = 5cm thì lực tương tác giữa chúng tăng lên 4 lần.Tìm a? Câu 17.Hai quả cầu kim loại nhỏ,giống nhau tích điện q 1 ,q 2 đặt trong không khí,cách nhau đoạn r = 1m,đẩy nhau một lực F = 1,8N.Điện tích tổng cộng của chúng là Q =3.10 -5 C.Tìm q 1 ,q 2 ? Câu 18.Hai điện tích điểm q 1 =-2 µ C và q 2 =2 µ C đặt cách nhau 5cm.Hãy xác định lực tương tác giữa hai điện tích điểm đó trong hai trường hợp: a.hai điện tích đặt trong chân không. 2 b.hai điện tích đặt trong nước nguyên chất có hằng số điện môi là ε = 81. Dạng 2:Tổng hợp lực tác dụng lên một điện tích.Khảo sát sự cân bằng điện tích. Phương pháp: 1.Khi một điện tích q chịu tác dụng của nhiều lực tĩnh điện ( 1 2 , , n F F F uur uur uur ): Thì hợp lực i F F= ∑ ur uur = 1 2 n F F F+ + + uur uur uur Tổng hợp vectơ có thể được xác định theo phương pháp cộng hình học hay phương pháp lượng giác +Phương pháp cộng hình học: - Cùng phương cùng chiều: F = F 1 +F 2 - Cùng phương ngược chiều: F = F 1 – F 2 - Hai vectơ vuông góc: F = 2 2 1 2 F F+ (Định lí Pitago) +Phương pháp lượng giác: - Hai vectơ bằng nhau và hợp nhau một góc α : F = 2F 1 os 2 c α = 2F 2 os 2 c α - Hai vectơ hợp nhau một góc α : 2 2 1 2 1 2 2 osF F F F F c α = + − 2.Khi một điện tích cân bằng(đứng yên); Thì tổng hợp lực tắc dụng lên nó bằng không. i F F= ∑ ur uur = 1 2 n F F F+ + + uur uur uur = 0 Bài tập: Trắc nghiệm: ∗ .Ba quả cầu nhỏ mang điện tích q 1 = - 6.10 -7 C,q 2 = 2.10 -7 C,q 3 = 10 -6 C đặt trong nước nguyên chất ( ε = 81) theo thứ tự trên một đường thẳng.Khoảng cách giữa các quả cầu là r 12 = 40cm và r 23 = 60cm.(trả lời 19,20,21) Câu 19.Lực điện tổng hợp tác dụng lên q 1 là? a.F 1 =1,5.10 -4 N b.F 1 =3.10 -4 N c.F 1 =4,5.10 -4 N d.F 1 =6.10 -4 N Câu 20.Lực điện tổng hợp tác dụng lên q 2 là? a.F 2 = 1,45.10 -3 N b.F 2 = 1,45.10 -4 N c.F 2 = 1,45.10 -5 N d.F 2 = 1,45.10 -6 N Câu 21.lực điện tổng hợp tác dụng lên q 3 là? a.F 3 =4,94.10 -3 N b.F 3 =4,94.10 -4 N c.F 3 =4,94.10 -5 N d.F 3 =4,94.10 -6 N Câu 22.Hai điện tích điểm q 1 và q 2 đặt cách nhau một khoảng d = 30cm trong không khí,lực tác dụng giữa chúng là F.Nếu đặt chúng trong dầu thì lực này yếu đi 2,25 lần.Để lực tương tác giữa chúng vẫn bằng F thì cần dịch chuyển chúng lại một khoảng: a.0,1cm b.1cm c.10cm d.24cm Câu 23.Có hai điện tích q 1 = - 2 µ C và q 2 = 2 µ C đặt cách nhau một khoảng 10cm.Hãy xác định lực điện do q 1 và q 2 tác dụng lên điện tích q 3 đặt tại C nằm trên đường thẳng đi qua q 1 và q 2 và cách đều q 1 và q 2 . a.F = 14,4N b.F = 15,4N c.F = 16,4N d.F = 17,4N Tự luận: Câu 24.Hai điện tích q 1 = 4.10 -9 C và q 2 = - 4.10 -9 C đặt cố định tại hai điểm A và B trong chân không cácch nhau đoạn 4cm.Xác đinh lực điên tổng hợp tác dụng lên điện tích q 3 = 8.10 -9 C tại C nếu: a.CA = CB = 2cm. b.CA = 6cm,CB = 2cm c.CA = CB = 4cm Câu 25.Đặt lần lượt 3 điện tích q 1 = 4 µ C ,q 2 = - 3 µ C ,q 3 =3 µ C tại 3 đỉnh A,B,C của tam giác vuông cân tại A có AB = AC = 6cm.Xác đinh lực điện tác dụng lên q 1? Câu 26.Ba điện tích q 1 =20nC,q 2 = - 40nC,q 3 = 50nC lần lượt đặt tại A,B,C trong không khí.Cho AB = 4cm,BC = 3cm,AC =7cm.Xác đinh lực điện tác dụng lên mỗi điện tích. Câu 28.Ba điện tích điểm q 1 = q 2 = q 3 = 0,5 µ C đặt tại ba đỉnh A,B,C của tam giác đều cạnh a = 5cm trong chân không.Xác đinh lực điện tác dụng lên q 3 ? Câu 29.Ba điện tích điểm q 1 = q 2 = 10 -8 C và q 3 = - 10 -8 C đặt tại 3 đỉnh của tam giác đều cạnh a = 10cm trong chân không như hình vẽ,xác định lực điện lên mỗi điện tích o0o 3 Bài 2:Thuyết electron – Định luật bảo toàn điện tích A.Lý thuyết: 1.Nội dung của thuyết electron(thuyết điện tử): a.Điện tích nguyên tố: Điện tích nhỏ nhất tồn tại trong tự nhiên,có trị số e = 1,6.10 -19 C.Bất kì một vật mang điện nào cũng có điện tích bằng số nguyên lần điện tích nguyên tố. b.Electron: Hạt sơ cấp mang điện tích nguyên tố âm( -e = - 1,9.10 -19 ).Khối lượng m = 9,1.10 -31 kg. c.Nguyên tử: Tất cả các chất đều do các nguyên tử tạo thành.Mỗi nguyên tử gồm có hạt nhân mang điện dương và electron quay quanh hạt nhân.Bình thường nguyên tử trung hòa về điện lúc đó các điện tích dương của hạt nhân có trị số bằng giá trị tuyệt đối tổng điện tích âm của các điện tử chuyển động quanh hạt nhân. d.Ion: Khi nguyên tử mất đi một hay nhiều electron người ta nói nó thừa điện tích dương và mang điện dương goi là ion dương.Nguyên tử cũng có thể nhận thêm electron khi đó nguyên tử mang điện âm và goi là ion âm. e.Học thuyết: Căn cứ vào sự chuyển động của các electron để giải thích tính chất điện của các vật và hiện tượng điện gọi là thuyết điện tử 2.Chất dẫn điện và chất cách điện: a.Chât dẫn điện: Chất mà điện tích có thể di chuyển đến khắp moi điểm trong chất đó. vd.kim loại,bán dẫn,than chì… b.Chất cách điện: Chất mà điện tích không thể di chuyển tự do. vd.không khí khô,thủy tinh,sứ,ebônít,cao su… * sự phân chia trên mang tính tương đối! 3.Định luật bảo toàn điện tích: Trong một hệ cô lập(kín) về điện,tổng đại số các điện tích là một hằng số. B.Bài tập A.Trắc nghiệm: Câu 30.Theo thuyết electron cổ điển thì: a.nguyên tử bao gồm một hạt nhân mang điện tích dương và các eletron quay xung quanh. b.khi nguyên tử trung hòa mất electron thì nó trở thành ion dương. c.khi nguyên tử trung hòa nhận thêm electron thì nó trở thành ion âm. d.cả a,b,c đều đúng. Câu 31.Vật A không mang điện được đặt tiếp xúc với vật B nhiễm điện dương,khi đó: a.electron di chuyển từ vật A sang vật B c.Proton di chuyển từ vật A sang vật B b.electron di chuyển từ vật B sang vật A d.Proton di chuyển từ vật B sang vật A Câu 32.Đưa một quả cầu tích điện Q lại gân một quả cầu M nhỏ,nhẹ,bằng bấc,treo ở đầu một sợi dây thẳng đứng.Quả cầu bấc M bị hút dính vao quả cầu Q.Sau đó thì: Chọn câu đúng a.M tiếp tục bị hút dính vào Q c.M rời Q về vị trí thẳng đứng b.M rời Q và vẫn bị hút lệch về phái Q d.M bị đẩy về phía bên kia. Câu 33.Hai vật khác nhau sau khi cọ xát thì: a.chúng trở thành các vật nhễm điện trái dấu . b.chúng trở thành các vật nhễm điện cùngdấu. c.chỉ có một vật nhiễm điện còn vật kia vẫn trung hòa. d.điện tích trên mỗi vật là không thay đổi. Câu 35.Vật A không mang điện được đặt tiếp xúc với vật B nhiễm điện dương.Khi đó: a.electron di chuyển từ vật A sang vật B b.electron di chuyển từ vật B sang vật A c.proton di chuyển từ vật A sang vật B d.proton di chuyển từ vật B sang vật A Câu 36.Đưa qảu cầu Q điện tích dương lại gần đầu M của một khối trụ kim loại M 4 Q M I N Tại M và N sẽ xuất hiện các điện tích trái dấu.Hiện tượng gì sẽ xảy ra nếu chạm tay vào điểm I ,trung điểm của MN. a.điện tích ở M và N không thay đổi b.điện tích ở M và N mất hết c.điện tích ở M còn,ở N thì mất d.điện tích ở M mất,ở N thì còn Câu 37.Chọn phát biểu đúng: a.một quả cầu bấc treo gần một vật nhiễm điện thì quả cầu bấc được nhiễm điện do hưởng ứng b.khi một đám mây tích điện bay gần mặt đất thì những cột chống sét nhiễm điện chủ yếu do co xát c.khi một vật nhiễm điện chạm vào núm kim loại của một điện nghiệm thì hai lá của điện nghiệm được nhiễm điện do tiếp xúc d.khi chải đầu thường thấy có một số sợi tóc bám vào lược,hiện tượng dó là do nhiễm điện do tiếp xúc Câu 38.Chọn phát biểu sai: a.trong vật dẫn điện có rất nhiều điện tích tự do b.trong vật dẫn điện có rất ít điện tích tự do c.xét về toàn bộ,một vật trung hòa điện sau đó được nhiễm điện do hưởng ứng thì vẫn là một vật trung hòa điện d.xét về toàn bộ thì một vật nhiễm điện do tiếp xúc thì vẫn là một vật trung hòa điện Câu 39.Đem hai quả cầu nhỏ bằng kim lọai có kích thước giống nhau,mang điện tích lúc đầu là q 1 =5.10 -6 C,q 2 = - 3.10 -6 C,chi tiếp xúc với nhau rồi đặt cach nhau 5cm trong chân không,lực tương tác tĩnh điện giữa hai quả cầu là? a.F = 0,36N b.F = 3,6N c.F = 36N d.F = 360N Câu 40.Hai quả cầu nhỏ giống hệt nhau,điện tích dương q 1 và q 2 ( q 1 <q 2 ),đặt cách nhau r = 20cm,đẩy nhau với một lực F 1 = 1,75cm.Cho hai qảu cầu tiếp xúc nhau rồi lại đặt vào vị trí cũ thì thấy chúng đẩy nhau với lực F 2 =4.10 -3 N.Điện tích ban đầu của mỗi điện tích là: a.q 1 = 7/3.10 -7 C,q 2 = 1/3.10 -7 C b.q 1 =7/3.10 -6 C,q 2 = 1/3.10 -6 C c.q 1 = 4/3.10 -7 C,q 2 = 2/3.10 -7 C d.q 1 = 4/3.10 -6 C,q 2 = 2/3.10 -6 C o0o Bài 3:Điện Trường A.Lý thuyết: 1.Khái niệm điện trường: a.Nhận xét: • Hai vật chỉ có thể tác dụng vào nhau hoắc khi tiếp xúc với nhau,hoặc khi giữa chúng có một môi trường vật chất trung gian. • Hai điện tích đặt cách xa nhau tương tác với nhau những luật tuân theo định luật Culông,vây lực tương tác giữa chúng phải thông qua một môi trường vật chất ta goi môi trường đó là điện trường. b.Tính chất: Ta không nhìn thât và cũng không cảm nhận được điện trường nhưng vẫn nhận biết được nó nhờ tính chất”khi một điện tích đặt bất kì điểm nào trong điện trường cũng chịu tác dụng của lực điện trường”. c.Định nghĩa: Điện trường là một môi trường vật chất tồn tại xung quanh vật mang điện và tác dụng lực lên điên tích khác đặt trong nó 2.Cường độ điện trường: a.Thí nghiệm: Tại cùng một điểm trong điện trường,ta đặt điện tích thử dương có trị số khác nhau q 1 ,q 2 ,q 3 ….,q n .Thực nghiệm cho thấy các lực điện tác dụng vào các điện tích thử đó cũng sẽ khác nhau và là 1 2 3 , , , , . n F F F F uur uur uur uur Nhưng thương số: 3 1 2 1 2 3 n n F F F F q q q q = = = = =const.Thương số F q không phụ thuộc vào điện tích thử và chỉ thay đổi tùy theo 5 + - + từng điểm trong điện trường,có thể dùng để đặc trưng cho điện trường ở điểm đang xét về phương diện tác dụng lực goi là cường độ điện trường tại điểm đang xét. b.Định nghĩa: Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặt trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực được đo bằng thương số của lực F ur tác dụng lên điện tích thử dương đặt tại điểm đó với độ lớn của điện tích đó: F E q = [ ] [ ] [ ] : ; : ( ); v F N q C E m = Vì lực là đại lượng vectơ nên cường độ điện trường cũng là đại lượng vectơ: . F E F q E q = ⇔ = ur uur ur uur . +Nếu q>0 thì F E ur uur Z Z . • E uur q>0 F ur +Nếu q<0 thì F E ur uur Z [ . • E uur F ur q<0 3.Đường sức điện trường a.Định nghĩa: Đường sức điện trường là đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tuyến tại bất kì điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của vectơ cường độ điên trường tại điểm đó. b.Các tính chất của đường sức điện: • Tại mỗi điểm trong điện trường,ta chỉ có thể vẽ được một đường sức và chỉ một mà thôi. • Các đường sức điện là các đường cong không kín.Nó xuất phát từ các điện tích dương và tận cùng ở các điện tích âm. • Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau. • Nơi nào cường độ điện trường lớn thì các đường sức điện ở đó được vẽ mau hơn(dày hơn),nơi nào cường độ điện trường nhỏ thì các đường sức điện ở đó vẽ thưa hơn. c.Điện phổ: Điện phổ cho phép ta hình dạng và sự phân bố các đường sức điện 4.Điện trường đều: Một điện trường mà vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều bằng nhau goi là điện trường đều. 5.Điện trường của một điện tích điểm: 6 . Bài 1 :Điện tích – Định luật Culông A.Lý thuyết 1.Hai loại điện tích: - Điện tích âm – điện tích dương. - Những điện tích cùng dấu đẩy nhau,trái dấu thì hút nhau. - Đơn vị của điện tích là Culông.Kí. đặt 2 điện tích. • Chiều: - Hướng ra xa hai điện tích nếu chúng cùng dấu. - Hướng từ điện tích nọ đến điện tích kia nếu chúng trái dấu. - Độ lớn: 1 2 12 21 2 k q q F F r ε = = ∗ Chú ý :điện tích. =4.10 -3 N .Điện tích ban đầu của mỗi điện tích là: a.q 1 = 7/3.10 -7 C,q 2 = 1/3.10 -7 C b.q 1 =7/3.10 -6 C,q 2 = 1/3.10 -6 C c.q 1 = 4/3.10 -7 C,q 2 = 2/3.10 -7 C d.q 1 = 4/3.10 -6 C,q 2