giải bài tập vật lý 1 cơ bản chương 03

GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 Phần 2: ĐIỆN TỪ HỌC Chương 3: CƠ SỞ CỦA TĨNH ĐIỆN HỌC Bài 12: ĐIỆN TÍCH – ĐỊNH LUẬT COULOMB A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Điện tích a) Hai loại điện tích Có hai loại điện tích: điện tích dương và điện tích âm. Hai điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, hai điện tích khác dấu thì hút nhau. Trong hệ SI, đơn vị của điện tích là Coulomb, ký hiệu là C. b) Chất dẫn điện và chất cách điện Chất dẫn điện là chất mà điện tích có thể di chuyển từ điểm này đến điểm kia bên trong vật làm bằng chất đó. Ví dụ: dung dịch muối, axit, bazơ, … Chất cách điện (hay điện môi) là chất mà điện tích không thể di chuyển từ điểm này đến điểm kia bên trong vật làm bằng chất đó. Ví dụ: không khí khô, thủy tinh, cao su, vải khô, … c) Ba cách nhiễm điện của các vật + Nhiễm điện do cọ xát: Chiếc đũa thủy tinh sau khi cọ xát vào dạ có thể hút được các mẫu giấy vụn. Ta nói chiếc đũa được nhiễm điện do cọ xát. + Nhiễm điện do tiếp xúc: Đưa quả cầu kim loại nhiễm điện dương chạm vào hình trụ kim loại không nhiễm điện. Ta thấy hình trụ kim loại nhiễm điện dương. Ta nói hình trụ kim loại nhiễm điện do tiếp xúc. + Nhiễm điện do hưởng ứng: Đưa quả cầu kim loại nhiễm điện âm đến gần hình trụ kim loại không nhiễm điện. Ta thấy đầu hình trụ kim loại gần quả cầu hơn nhiễm điện dương, đầu hình trụ kim loại xa quả cầu hơn nhiễm điện âm. Ta nói hình trụ kim loại nhiễm điện do hưởng ứng. Một vật nhiễm điện do hưởng ứng thì hai phần vật được nhiễm điện trái dấu, còn toàn bộ vật đó vẫn trung hòa điện. 2. Định luật Coulomb Định luật + Độ lớn giữa lực tương tác hai điện tích điểm đứng yên trong chân không tỉ lệ thuận với tích các giá trị tuyệt đối của hai điện tích đó và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. Trong hệ SI: 1 2 9 2 9.10 q q F r = Đơn vị: F: lực tĩnh điện (hay lực Coulomb), đơn vị Newton (N). q: điện tích của vật, đơn vị Coulomb (C). r: khoảng cách giữa hai điện tích, đơn vị met (m). + Phương và chiều của lực tương tác: Lực Coulomb có phương song song đường thẳng nối liền giữa tâm hai điện tích điểm. Có giá trùng với đường thẳng nối tâm hai điện tích điểm. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 Nếu các điện tích điểm được đặt trong môi trường có hằng số điện môi là ε thì định luật Coulomb được viết lại là: 1 2 9 2 9.10 q q F r ε = Hằng số điện môi của một số chất: Thủy tinh 8,4 Sứ 5,5 Ebonit 2,7 Cao su 2,3 Nước nguyên chất 81 Dầu hỏa 2,1 Không khí 1,00567 B. BÀI TẬP B.1. Câu hỏi 1. Có hai vật nhiễm điện kích thước nhỏ đẩy nhau. Hỏi có thể nói được gì về dấu của điện tích trên mỗi vật ? Hướng dẫn Vì hai vật này nhiễm điện và đẩy nhau nên ta có thể nói rằng hai vật này nhiễm điện cùng dấu (cùng dương hoặc cùng âm). 2. Có ba vật kích thước nhỏ nhiễm điện. Vật A hút vật B, vật B hút vật C. Hỏi vật A hút hay đẩy vật C? Hướng dẫn Vật A hút vật B, chứng tỏ A nhiễm điện trái dấu với B, B hút C chứng tỏ C nhiễm điện trái dấu với B. Vậy A và C nhiễm điện cùng dấu nên A và C đẩy nhau. 3. Trình bày về sự khác nhau và giống nhau của lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không và trong điện môi. Hướng dẫn + Giống nhau: Phương và chiều của lực tương tác tĩnh điện trong chân không và trong điện môi giống nhau. + Khác nhau: Độ lớn của lực tương tác tĩnh điện trong chân không có giá trị lớn hơn ε lần. B.2. Bài tập 1. Tính lực tương tác tĩnh điện giữa một electron và một proton nếu khoảng cách giữa chúng bằng 5.10 cm. Điện tích của electron và proton có độ lớn bằng nhau và bằng 1,6.10 -19 C. Xem electron và proton là những điện tích điểm. Hướng dẫn Lực tương tác tĩnh điện giữa electron và proton: 1 2 9 2 9.10 q q F r = Trong đó: 19 9 1 2 1,6.10 , 5.10q q C r cm − − = = = Ta có: 19 2 1 2 9 9 8 2 11 2 (1,6.10 ) 9.10 9.10 9,216.10 ( ) (5.10 ) q q F N r − − − = = = 2. Hai điện tích điểm bằng nhau được đặt cách nhau 3 cm trong nước. Lực đẩy giữa chúng bằng 0,2.10 - 5 N. Hỏi độ lớn và dấu của các điện tích đó ? Hướng dẫn Vì hai điện tích được đặt trong nước nên ta có: 1 2 9 2 9.10 q q F r ε = hai điện tích điểm bằng nhau nên 2 9 2 9.10 q F r ε = Trong đó: 5 2 2 2 5 2 2 2 9 9 9 0,2.10 , 3.10 , 81 . . . . 0,2.10 .81.(3.10 ) 9.10 9.10 9.10 F N r m F r F r q q ε ε ε − − − − = = = ⇒ = ⇒ = = GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 Ta tính được: 9 4,025.10q − = . Ta không thể xác định được dấu của hai điện tích điểm. 3. Hai quả cầu nhỏ mang hai điện tích có độ lớn bằng nhau đặt cách nhau 10 cm trong không khí thì tác dụng lên nhau một lực là 9.10 -3 N. Hãy xác định điện tích của hai quả cầu đó. Đáp số: − = ± 7 10q C . C. BÀI TẬP BỔ SUNG 1. Có hai điện tích q và –q đặt tại hai điểm A, B, cách nhau một khoảng AB = 2d. Một điện tích dương q 1 = 1 đặt trên đường trung trực của AB, cách AB một khoảng x. a) Xác định lực điện tác dụng lên q 1 . (ĐA: 2 2 2 3/2 2 ( ) q d F k d x = + ) b) Áp dụng bằng số q = 4.10 -6 C; d = 3 cm; x = 4 cm. (ĐS: F = 69 N) 2. Cho hai điện tích dương không cố định q 1 = 9.10 -6 C và q2 = 3,6.10 -5 C đặt cách nhau một đoạn a = 12 cm trong chân không. Người ta đặt thêm một điện tích thứ ba q 0 để hệ ba điện tích nằm cân bằng. Hãy xác định độ lớn và vị trí của q 0 . (ĐA: q 0 = - 4.10 -6 C đặt tại điểm M trên đoạn AB cách điện tích q 1 = một khoảng 4 cm.) 3. Hai điện tích điểm bằng nhau, đặt trong chân không, cách nhau một khoảng r 1 = 2 cm. Lực đẩy giữa chúng là F 1 = 1,6.10 -4 N. a) Tìm độ lớn của các điện tích đó. (ĐS: 0,27.10 -8 C) b) Khoảng cách r 2 giữa chúng phải là bao nhiêu để lực tác dụng là F 2 = 2,5.10 -4 N ? (ĐS: 1,6 cm) 4. Cho hai điện tích điểm q 1 = -10 -7 C và q 2 = 5.10 -8 C đặt tại hai điểm A và B trong chân không, cách nhau một khoảng AB = 5 cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích điểm q 0 = 2.10 -8 C đặt tại điểm C sao cho CA = 3 cm và CB = 4 cm. (ĐS: 2,08.10 -2 N) 5. Cho hai điện tích điểm q 1 và q 2 đặt cách nhau một khoảng d = 30 cm trong không khí, lực tác dụng giữa chúng là F. Nếu đặt chúng trong dầu thì lực này bị yếu đi 2,25 lần. Vậy cần dịch chúng lại một khoảng bằng bao nhiêu để lực tương tác giữa chúng vẫn bằng F ? (ĐS: 10 cm) 6. Ba quả cầu nhỏ mang điện tích q 1 = 6.10 -7 C, q 2 = 2.10 -7 C và q 3 = 10 -6 C đặt theo thứ tự trên một đường thẳng nhúng trong nước nguyên chất có hằng số điện môi 81 ε = . Khoảng cách giữa các quả cầu là r 12 = 40 cm; r 23 = 60 cm. Tính lực điện tổng hợp tác dụng lên mỗi quả cầu. (ĐS: 1,5.10 -4 N; 1,45.10 -4 N; 4.94.10 -6 N) 7. Có ba điện tích điểm q 1 = q 2 = q 3 = 1,6.10 -6 C, đặt trong chân không ở ba đỉnh của tam giác đều cạnh là a = 16 cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên mỗi điện tích. (ĐS: 1,56 N) 8. Cho hai quả cầu nhỏ giống nhau, đặt cách nhau một đoạn r = 10 cm trong không khí. Đầu tiên hai quả cầu này tích điện trái dấu, chúng hút nhau với lực F 1 = 1,6.10 -2 N. Cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau, rồi lại đưa ra vị trí cũ thì thấy chúng đẩy nhau với lực F 2 = 9.10-3 N. Tìm điện tích của mỗi quả cầu trước khi chúng tiếp xúc với nhau. (ĐS: -0,67.10 -7 C, 2,67.10 -7 C; 0,67.10 -7 C, -2,67.10 -7 C) 9. Cho hai điện tích dương q 1 = q và q 2 = 4q đặt cố định trong không khí cách nhau một khoảng a = 30 cm. Phải chọn một điện tích thứ ba q 0 như thế nào và đặt ở đâu để nó cân bằng ? (ĐS: 10 cm) 10. Cho ba điện tích bằng nhau q = 10 -6 C đặt tại ba đỉnh của một tam giác đều cạnh a = 5 cm. a) Tính lực tác dụng lên mỗi điện tích. (ĐS: 6,23 N) b) Nếu ba điện tích đó không được giữ cố định thì phải đặt thêm một điện tích thứ tư q 0 có dấu và độ lớn như thế nào và đặt ở đâu để hệ bốn điện tích nằm cân bằng ? (ĐS: 5,77.10 -7 C) 11. Hai quả cầu nhỏ giống nhau, cùng có khối lượng m, điện tích q được treo tại cùng một điểm bằng hai sợi dây mảnh. Do lực đẩy tĩnh điện hai quả cầu tách ra xa nhau một đoạn a = 3 cm. Xác định góc lệch của các sợi dây so với phương thẳng đứng. Áp dụng bằng số: m = 0,1 g; q = 10 -8 C; g = 10 m/s 2 . (ĐS: 45 0 ) 12. Một quả cầu có khối lượng riêng D, bán kính R tích điện âm q được treo vào đầu một sợi dây mảnh chiều dài l . Tại điểm treo có đặt một điện tích âm q 0 . Tất cả đặt trong dầu có khối lượng riêng d và hằng số điện môi ε . Tính lực căng của sợi dây treo. Áp dụng bằng số: q = q0 = -10-6 C; R = 1 cm; l = 10 cm; 3 ε = ; g = 10 m/s2; d = 0,8.10 3 kg/m 3 ; D = 9,8.10 3 kg/m 3 . (ĐS: 0,68 N) GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 13. Hai quả cầu nhỏ giống nhau có cùng khối lượng m, bán kính R, điện tích q, được treo vào hai sợi dây mảnh có chiều dài bằng nhau trong không khí. Do lực đẩy tĩnh điện, các sợi dây lệch theo phương thẳng đứng một góc α . Nhúng hai quả cầu vào trong dầu có hằng số điện môi 2 ε = , người ta thấy góc lệch của mỗi sợi dây vẫn là α . Tìm khối lượng riêng D của quả cầu. Biết khối lượng riêng của dầu d = 0,8.10 3 kg/m 3 . (ĐS: 1,6.10 3 kg/m 3 ) 14. Cho rằng, trong nguyên tử hidro, electron chuyển động tròn đều quanh hạt nhân theo quỹ đạo có bán kính 5.10 -9 cm. a) Xác định lực hút tĩnh điện giữa hạt nhân và electron. (ĐS: 9,2.10 -8 N) b) Xác định vận tốc góc (tính ra vòng/s) của electron. (ĐS: 7,4.10 15 vòng/s) GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 Bài 13: THUYẾT ELECTRON CỔ ĐIỂN – ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Thuyết electron cổ điển a) Cấu tạo nguyên tử Nguyên tử được tạo thành từ ba loại hạt sơ cấp: electron, proton, notron. Proton và notron có khối lượng xấp xỉ nhau và gấp 1840 lần khối lượng electron. Proton mang điện tích dương, electron mang điện tích âm còn notron không mang điện. Điện tích của proton bằng 1,6.10 -19 C, ký hiệu e; điện tích electron bằng –e. Điện tích proton là điện tích nhỏ nhất tồn tại trong tự nhiên, người ta gọi một điện tích bằng điện tích proton là điện tích nguyên tố. Nguyên tử có cấu tạo gồm hạt nhân và lớp vỏ. Hạt nhân gồm proton và notron, lớp vỏ gồm một số electron chuyển động quanh hạt nhân. Hạt nhân mang điện tích dương và có khối lượng rất lớn so với khi lượng electron ở lớp vỏ. Trong nguyên tử bình thường thì số electron bằng số proton, ta nói nguyên tử trung hòa điện. Nếu nguyên tử bị mất đi một số electron thì trở thành ion dương. Nếu nguyên tử nhận thêm electron thì nguyên tử trở thành ion âm. b) Một số nội dung chính của thuyết electron cổ điển Một vật bình thường bao gồm rất nhiều hạt mang điện, nhưng luôn trung hòa điện, tức là số electron bằng số proton. Electron có khối lượng rất nhỏ nên độ linh động của chúng rất lớn. Với một số điều kiện nào đó (cọ xát, nung nóng, …) thì electron có thể di chuyển từ vật này sang vật khác, khi đó vật được nhiễm điện. Vật nhận thêm electron thì nhiễm điện âm; mất đi electron thì nhiễm điện dương. 2. Tính dẫn điện hay cách điện của các chất Các hạt mang điện trong môi trường có hai loại: + Điện tích liên kết: là những hạt chỉ có thể di chuyển trong khoảng rất nhỏ, cỡ kích thước phân tử. + Điện tích tự do: là những hạt có thể di chuyển được những quãng đường lớn hơn kích thước phân tử rất nhiều. Điện môi là những chất có ít điện tích tự do như: thủy tinh, nước nguyên chất, không khí khô, … Những chất dẫn điện là những chất có nhiều điện tích tự do như: kim loại, dung dịch muối, axit, bazo, … 3. Giải thích sự nhiễm điện của một vật a) Nhiễm điện do cọ xát Khi cọ xát chiếc đũa thủy tinh vào mảnh lụa, ta làm xuất hiện rất nhiều điểm tiếp xúc giữa mảnh lụa và đũa thủy tinh. Ở những điểm tiếp xúc, một số electron từ thủy tinh chuyển sang lụa. Chiếc đũa thủy tinh thiếu electron nên nhiễm điện dương. Mảnh lụa thừa electron nên nhiễm điện âm. b) Nhiễm điện do tiếp xúc Cho thanh kim loại trung hòa điện tiếp xúc với quả cầu nhiễm điện âm thì một số electron thừa ở quả cầu chuyển sang thanh kim loại qua chỗ hai vật tiếp xúc. Vì thế thanh kim loại cũng thừa electron, nên nhiễm điện âm. c) Nhiễm điện do hưởng ứng Đưa quả cầu nhiễm điện âm lại gần thanh kim loại trung hòa điện. Khi đó một số electron tự do trong thanh kim loại. Khi đó một số electron tự do trong thanh kim loại bị đẩy ra xa quả cầu. Do đó đầu thanh kim loại ở xa quả cầu hơn trở nên thừa electron, nhiễm điện âm. Đầu thanh kim loại gần quả cầu hơn thiếu electron nên nhiễm điện dương. 4. Định luật bảo toàn điện tích Trong một hệ vật cô lập về điện, nghĩa là hệ không trao đổi điện tích với các vật khác ngoài hệ đó, thì tổng đại số các điện tích là một hằng số. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 B. BÀI TẬP B.1. Câu hỏi 1. Nêu vắn tắt những nội dung chính của thuyết electron cổ điển. Hướng dẫn Nguyên tử được cấu tạo từ một hạt nhân mang điện tích dương và các electron mang điện tích âm. Độ linh động của các electron rất lớn so với hạt nhân, electron có thể bứt ra khỏi nguyên tử, có thể từ nguyên tử này chuyển sang nguyên tử khác, có thể di chuyển từ điểm này đến điểm khác của một vật, có thể di chuyển từ vật này sang vật khác. 2. Giải thích tính dẫn điện hay tính cách điện của một vật. Hướng dẫn Vật dẫn điện là vật có nhiều điện tích tự do, vì vậy điện tích có thể truyền qua vật đó. Vật cách điện là vật hầu như không có điện tích tự do, vì vậy điện tích không thể truyền qua nó. 3. Giải thích sự nhiễm điện do cọ xát, tiếp xúc, hưởng ứng. Hướng dẫn Xem phần 3 mục tóm tắt lý thuyết. 4. Phát biểu định luật bảo toàn điện tích. Hướng dẫn Trong một hệ cô lập về điện, nghĩa là hệ không trao đổi điện tích với các vật khác ngoài hệ đó, thì tổng đại số các điện tích là một hằng số. 5. Chọn câu không đúng. A. Một vật nhiễm điện là một vật thừa hay thiếu electron. B. Một vật nhiễm điện dương do tiếp xúc, khi đó nó thiếu electron. C. Một vật lúc đầu trung hòa điện, sau đó được nhiễm điện do hưởng ứng. Vật đó bị thiếu electron. D. Một vật mà tổng đại số các điện tích trong vật bằng không là vật trung hòa điện. Đáp án: C. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 Bài 14: ĐIỆN TRƯỜNG A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Khái niệm điện trường Xung quanh điện tích có điện trường. Điện trường này gây ra lực điện tác dụng lên các điện tích. Tính chất cơ bản của điện trường là tác dụng lực điện lên điện tích đặt trong nó. Người ta dùng điện tích thử để phát hiện điện trường. 2. Vecto cường độ điện trường Vecto cường độ điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực. Biểu thức: F qE = r r (V/m) 3. Điện trường của một điện tích điểm Công thức tính điện trường của điện tích Q đặt trong không khí tại một điểm cách Q một khoảng r: 9 2 9.10 Q E r = Phương: là đường thẳng nối điểm đặt điện tích và điểm khảo sát. Chiều: có chiều hướng ra xa điện tích nếu là điện tích dương, hướng về phía điện tích nếu đó là điện tích âm. Nếu điện tích Q đặt trong môi trường có hằng số điện môi ε : 9 2 9.10 Q E r ε = B. BÀI TẬP B.1. Câu hỏi 1. Vecto cường độ điện trường r E cùng phương, cùng chiều với lực r F tác dụng lên điện tích q đặt trong điện trường đó. Nói thế đúng hay sai ? Hướng dẫn Nói như vậy là sai. Nếu r F là lực tác dụng lên điện tích dương thì r E cùng chiều với r F , nếu đó là lực tác dụng lên điện tích âm thì r E ngược chiều với r F . 2. Hãy nêu tính chất cơ bản của điện trường. Hướng dẫn Tính chất cơ bản của điện trường là tác dụng lực điện lên điện tích đặt trong nó. 3. Viết công thức xác định cường độ điện trường của một điện tích điểm. Hướng dẫn Công thức tính cường độ điện trường của một điện tích điểm: 9 2 9.10 Q E r = trong đó Q là điện tích gây ra điện trường. 4. Hãy nói về phương và chiều của vecto cường độ điện trường gây ra bởi một điện tích điểm trong trường hợp điện tích đó là điện tích dương và trong trường hợp điện tích đó là điện tích âm. Hướng dẫn Phương: là đường thẳng nối điểm đặt điện tích và điểm khảo sát. Chiều: có chiều hướng ra xa điện tích nếu là điện tích dương, hướng về phía điện tích nếu đó là điện tích âm. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 B.2. Bài tập 1. Một điện tích thử đặt tại điểm có cường độ điện trường 0,16 V/m. Lực tác dụng lên điện tích đó bằng 2.10 -4 N. Tính độ lớn của điện tích đó. Hướng dẫn Ta có: F qE= r r suy ra: 4 3 2.10 1,25.10 ( ) 0,16 F F q E q C E − − = ⇒ = = = 2. Có một điện tích điểm q = 5.10 -9 C đặt tại điểm A. Xác định cường độ điện trường tại điểm B cách A một khoảng 10 cm. Hướng dẫn Cường độ điện trường tại A cách B một khoảng r = 10 cm: 9 9 9 2 2 5.10 9.10 9.10 450 ( / ) (0,1) q E V m r − = = = 3. Cho biết điện trường do điện tích Q gây ra tại A cách Q một khoảng 3 cm bằng 1600 V/m. Hỏi điện trường tại B cách B một khoảng 6 cm bằng giá trị nào dưới đây ? A. 800 V/m. B. 600 V/m. C. 400 V/m. D. 200 V/m. Hướng dẫn Điện trường do Q gây ra tại A cách Q một khoảng r 1 = 3 cm: 9 1 2 1 9.10 Q E r = Điện trường do Q gây ra tại A cách Q một khoảng r 2 = 6 cm: 9 2 2 2 9.10 Q E r = 2 2 1 2 1 2 1 2 1 1 400 ( / ) 4 4 E r E E V m E r = = ⇒ = = Đáp án: C 4. Tính cường độ điện trường và vẽ vecto điện trường do một điện tích điểm +4.10 -8 C gây ra tại một điểm cách nó 5 cm trong một môi trường có hằng số điện môi là 2. Đáp án: E = 72 000 V/m. 5. Hai điện tích điểm q 1 = +3.10 -8 C và q 2 = -4.10 -8 C được đặt cách nhau 10 cm trong không khí. Hãy tìm các điểm mà tại đó cường độ điện trường bằng không. Tại các điểm đó có điện trường hay không ? Đáp án: Điểm M cách B 64,6 cm và cách A 74,6 cm. 6. Tại hai điểm A và B cách nhau 5 cm trong không khí có hai điện tích q 1 = +16.10 -8 C và q 2 = -9.10 -8 C. Tính cường độ điện trường tổng hợp và vẽ vecto điện trở tại điểm C nằm cách A một khoảng 4 cm và cách B một khoảng 3 cm. Đáp án: 5 9 2.10 /V m . GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 Bài 15: ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN TRƯỜNG – CÔNG CỦA LỰC TĨNH ĐIỆN A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Đường sức điện a) Định nghĩa Đường sức điện là đường cong có hướng sao cho vecto cường độ điện trường tại bất kỳ điểm nào trên đường đó cũng có phương tiếp tuyến với đường cong và có chiều trùng với chiều của đường cong đó. b) Tính chất của các đường sức + Tại mọi điểm trong điện trường, có thể vẽ được một đường sức đi qua điểm đó. + Các đường sức là các đường không kín. Nói chung, đường sức xuất phát từ các điện tích dương, tận cùng tại các điện tích âm. + Các đường sức không cắt nhau. + Nơi nào có cường độ điện trường lớn thì mật độ đường sức mau, nơi nào có cường độ điện trường nhỏ thì mật độ đường sức thưa. c) Điện phổ Điện phổ là hình ảnh của hệ các đường sức. Ở gần vật nhiễm điện đường sức dày hơn, ở xa vật nhiễm điện đường sức thưa hơn. 2. Điện trường đều – Đường sức của điện trường đều Điện trường đều là điện trường mà trong đó vecto cường độ điện trường tại mọi điểm bằng nhau. Đường sức của điện trường đều là những đường thẳng, song song và cách đều nhau. 3. Công của lực điện trường . ' ' MN A qE M N = Công của lực tĩnh điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối của đoạn đường đi trong điện trường. Người ta nói điện trường tĩnh là trường thế. B. BÀI TẬP B.1. Câu hỏi 1. Có thể coi đường sức là quỹ đạo của một điện tích điểm (dương hay âm) chuyển động trong điện trường được không ? Giải thích ? Hướng dẫn Đường sức điện nói chung không phải là quỹ đạo của điện tích. 2. Nêu quy tắc vẽ đường sức. GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 Hướng dẫn Xem phần 1b trong mục tóm tắt lý thuyết. 3. Điện trường đều là gì? Một điện trường mà cường độ điện trường tại mọi điểm đều bằng nhau có thể coi là điện trường đều không? Giải thích. Hướng dẫn Điện trường đều là điện trường mà trong đó vecto cường độ điện trường tại mọi điểm bằng nhau. Một điện trường mà cường độ điện trường tại mọi điểm đều bằng nhau không phải là điện trường đều. Bởi vì cường độ điện trường tại mọi điểm đều bằng nhau chưa chắc vecto điện trường tại mọi điểm cũng bằng nhau. 4. Chọn câu sai. A. Điện phổ cho ta biết sự phân bố các đường sức của điện trường. B. Nói chung, các đường sức điện xuất phát từ các điện tích dương, tận cùng ở các điện tích âm. C. Khi một điện tích chuyển động trong điện trường từ điểm M đến điểm N thì công của lực điện trường càng lớn khi quãng đường đi từ M đến N của điện tích càng dài. D. Các đường sức của điện trường đều là các đường thẳng song song và cách đều nhau. Đáp án: C. B.2. Bài tập 1. Một điện tích q chuyển động theo đường gấp khúc như hình vẽ. Hỏi khi di chuyển từ điểm M đến điểm N, sau đó từ điểm M đến điểm N, sau đó từ điểm N đến điểm P thì công của lực tĩnh điện trên mỗi đoạn đường đó bằng bao nhiêu ? Hướng dẫn Ta áp dụng công thức: ' ' MN A qEM N= Ta thấy trường hợp này thì ' ' 0 à ' ' 0M N v N P= = nên công của lực điện trường trong cả hai trường hợp đều bằng không. 2. Hai tấm kim loại đặt cách nhau 2 cm nhiễm điện trái dấu nhau. Muốn làm cho điện tích q = 5.10 -10 C di chuyển từ tấm này đến tấm kia phải tốn một công A = 2.10 -9 J. Xác định cường độ điện trường bên trong hai tấm kim loại đó ? Cho biết điện trường bên trong hai tấm kim loại đó là điện trường đều. Hướng dẫn ' ' MN A qEM N= Trong trường hợp này 10 9 ' ' 2 ; 5.10 ; 2.10M N cm q C A J − − = = = Suy ra: 9 10 2 2.10 200 ( / ) 5.10 .2.10 ' ' A E V m qM N − − − = = = 3. Một electron di chuyển một đoạn đường 1 cm, dọc theo một đường sức điện, dưới tác dụng của lực điện, trong một điện trường đều có cường độ điện trường 1000 V/m. Hỏi công của lực điện trường có giá trị nào ? Hướng dẫn A = qEd = 1,6.10 -18 J. 4. Cho một điện tích di chuyển trong một điện trường theo một đường cong khép kín, xuất phát từ điểm A rồi trở lại điểm A. Công của lực điện trường là bao nhiêu ? Đáp số: A = 0 J. [...]... trên từ bản dương sang bản âm lúc đó Hướng dẫn a) Điện tích của tụ điện: Q = CU = 20 .10 -6.60 = 1, 2 .10 -3 C -3 ∆A ⇒ ∆A = U ∆q ∆q Thay số: ∆A = 60.0, 0 01. 1, 2 .10 −3 = 72 .10 −6 J q c) Khi q ' = thì hiệu điện thế giữa hai bản tụ là U’ = 30 V 2 Công ∆A ' = U '.∆q = 30.0, 0 01. 1, 2 .10 −3 = 36 .10 −6 J b) Ta có: U = GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 C BÀI TẬP BỔ SUNG 1 Hai tụ điện C1 = 1 µ F và C2 = 3 µ F... q’ và cường độ điện trường tại A và B do quả cầu B và A gây ra lúc đó Cho g 1, = 10 m/s2 (ĐS: m 27 .10 −8 C; 2 ,14 .10 4 V / m; 1, 63 .10 4 V / m ) GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 Bài 17 : VẬT DẪN VÀ ĐIỆN MÔI TRONG ĐIỆN TRƯỜNG A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1 Vật dẫn trong điện trường Vật dẫn là những vật có nhiều điện tích tự do Khi vật được đặt trong điện trường tĩnh, dưới tác dụng của lực điện trường, các...GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 5 Một electron được thả không vận tốc đầu ở sát bản âm, trong một điện trường đều giữa hai bản kim loại phẳng, tích điện trái dấu Cường độ điện trường giữa hai bản là 10 00 V/m Khoảng cách giữa hai bản là 1 cm Tính động năng của electron khi nó đến đập vào bản dương Đáp số: 1, 6 .10 -18 J 6 Cho một điện tích dương Q đặt tại... dày d = 0 ,1 mm Hai băng giấy nhôm ở bên ngoài nối với nhau Tính điện dung C của tụ điện này Hằng số điện môi của mica là ε = 5 (ĐS: 530 pF) 6 Cho mạch tụ điện mắc như hình vẽ Cho biết: C1 = 1 µ F ; C2 = C4 = C6 = 3 µ F ; C3 = 2 µ F ; C5 = 4 µ F ; q1 = 1, 2 .10 -5 C Tìm hiệu điện thế U và điện tích từng tụ điện (ĐS: 10 8 V; 36 µC ; 24 µC ; 72 µC ; 14 4 µC ; 216 µC ) GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3... Ed B.2 Bài tập 1 Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là U MN = 1 V Một điện tích q = -1 C di chuyển từ M đến N thì công của lực điện trường bằng bao nhiêu ? Giải thích ý nghĩa của kết quả tính được Hướng dẫn Công của lực điện trường để điện tích di chuyển từ M đến N: AMN = qUMN = -1 (J) GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 Dấu “-” trong kết quả trên có nghĩa là ta phải cung cấp năng lượng 1 J để điện... điện môi ε = 6 Tìm hiệu điện thế mới giữa hai bản tụ (ĐS: 250 V) GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 13 Một tụ điện có điện dung biến thiên (tụ xoay) có 8 cặp bản Các bản linh động được gắn trên cùng trục quay, nằm xen kẽ một cách đều đặn với các bản cố định Hệ thống các bản cố định cũng được nối với nhau Phần đối diện giữa các bản cố định và các bản linh động có dạng hình quạt, bán kính R = 6... cụ, vật liệu gì ? b Có phải bao giờ điện tích cũng phân bố đều trên mặt một quả cầu kim loại không ? 6 Đưa một cái đũa nhiễm điện lại gần những mẫu giấy, mạt cưa nhỏ, ta thấy mẩu giấy, mạt cưa bị hút về phía đũa Sau khi chạm vào đũa, mẫu giấy bị đẩy ra Hãy giải thích hiện tượng này Hiện tượng có gì khác với mạt nhôm ? GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 Bài 18 : TỤ ĐIỆN A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1 Tụ... phía bản tích điện dương Ta tìm s0, thời gian t electron dừng lại a = 1, 76 .10 14 m/s2; t = 2,84 .10 -8 s; s0 = 7 ,1. 10-2 m) 15 Một electron bay với vận tốc v = 1, 2 .10 7 m/s từ một điểm có điện thế V1 = 600 V, theo hướng của các đường sức Hãy xác định điện thế V2 của điểm mà ở đó electron dừng lại (ĐS: 19 0 V) 16 Giữa hai bản kim loại đặt song song nằm ngang, tích điện trái dấu, có một hiệu điện thế U 1 = 10 00... là sự phân cực của điện môi GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 C BÀI TẬP BỔ SUNG 1 Nếu ta đưa một đũa thủy tinh đã nhiễm điện lại gần đầu một thanh kim loại, thì electron tụ tập tại một đầu của thanh Tại sao chuyển động electron ngừng lại, mặc dù trong thanh kim loại có rất nhiều electron ? 2 Ta làm nhiễm điện dương cho một quả cầu kim loại đã cách điện với các vật khác Khối lượng của quả cầu... vuông ABCD có đặt các điện tích dương q 1 = q3 = q Hỏi phải đặt tại đỉnh B một điện tích bằng bao nhiêu để cường độ điện trường tại D bằng 0 (ĐS: q2 = −2 2q ) GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 11 Một quả cầu kim loại bán kính R = 1 cm tích điện dương q0 nằm lơ lửng trong dầu, trong đó có điện trường đều hướng thẳng đứng từ dưới lên trên và có cường độ E = 2 .10 4 V/m Biết trọng lượng riêng của kim . Cho g = 10 m/s 2 . (ĐS: 8 4 4 1, 27 .10 ; 2 ,14 .10 / ; 1, 63 .10 /C V m V m − m ) GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 Bài 17 : VẬT DẪN VÀ ĐIỆN MÔI TRONG ĐIỆN TRƯỜNG A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Vật dẫn. 2 2 9 9 9 0,2 .10 , 3 .10 , 81 . . . . 0,2 .10 . 81. (3 .10 ) 9 .10 9 .10 9 .10 F N r m F r F r q q ε ε ε − − − − = = = ⇒ = ⇒ = = GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 Ta tính được: 9 4,025 .10 q − = V. Công 3 6 ' '. 30.0,0 01. 1,2 .10 36 .10 A U q J − − ∆ = ∆ = = . GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 11 CƠ BẢN – CHƯƠNG 3 C. BÀI TẬP BỔ SUNG 1. Hai tụ điện C 1 = 1 F µ và C 2 = 3 F µ mắc nối tiếp. a)