tóm tắt lý thuyết và bài tập vật lý 11

Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 1 CHƯƠNG I. ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG Bài 1. ĐIỆN TÍCH. ĐỊNH LUẬT CULÔNG A.TÓM TẮT LÍ THUYẾT I.Sự nhiễm điện của các vật. Điện tích. Tương tác điện. 1.Sự nhiễm điện của các vật. -Một vật có thể bị nhiễm điện do: cọ xát lên vật khác, tiếp xúc với một vật nhiễm điện khác, đưa lại gần một vật nhiễm điện khác. -Có thể dựa vào hiện tượng hút các vật nhẹ để kiểm tra xem vật có bị nhiễm điện hay không. 2. Điện tích. Điện tích điểm. -Vật bị nhiễm điện còn gọi là vật mang điện, vật tích điện hay là một điện tích. -Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét. 3.Tương tác điện. -Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau. -Các điện tích khác dấu thì hút nhau. II.Định luật Cu-lông. Hằng số điện môi. 1.Định luật Cu-lông. Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng 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: 1 2 2 | |q q F k r  với k là một hằng số phụ thuộc vào hệ đơn vị đo, trong hệ SI thì 2 9 2 . 9.10 N m k C  -Đơn vị điện tích là culông (C). *Véc tơ lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong chân không có đặc điểm: +Điểm đặt: tại các điện tích +Phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích. +Chiều: Hướng ra ngoài nếu các điện tích cùng dấu (lực đẩy) và hướng vào trong nếu các điện tích trái dấu (lực hút). +Độ lớn: 1 2 01 02 2 .q q F F F k r    2.Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi đồng tính. Hằng số điện môi +Điện môi là môi trường cách điện. +Khi đặt các điện tích trong một điện môi đồng tính thì lực tương tác giữa chúng sẽ yếu đi  lần so với khi đặt nó trong chân không.  gọi là hằng số điện môi của môi trường (  1). +Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi : 1 2 1 2 2 | . |q q F F F k r     +Hằng số điện môi đặc trưng cho tính chất cách điện của môi trường. Bài 2. THUYẾT ELECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH I.Thuyết electron. 1.Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện. Điện tích nguyên tố. a)Cấu tạo nguyên tử. Nguyên tử gồm: hạt nhân mang điện tích dương nằm ở trung tâm và các electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh. +Hạt nhân gồm hạt nơtron không mang điện và hạt prôtôn mang điện dương. +Electron có điện tích là 19 1,6.10e C     và khối lượng là 31 9,1.10 e m kg   . Prôtôn có điện tích là 19 1,6.10e C     và khối lượng là 27 1,67.10 p m kg   . Khối lượng của nơtron xấp xỉ bằng khối lượng của prôtôn. +Số prôtôn trong hạt nhân bằng số electron quay quanh hạt nhân nên bình thường thì nguyên tử trung hoà về điện. b)Điện tích nguyên tố. Điện tích của electron và điện tích của prôtôn là điện tích nhỏ nhất mà ta có thể có được. Vì vậy ta gọi chúng là điện tích nguyên tố. 2. Thuyết electron. q 1 q 2 r q 1 q 2 r Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 2 +Nguyên tử bị mất một số electron thì trở thành một ion dương. Nếu nguyên tử nhận thêm một số electron thì nó là ion âm. +Khối lượng electron rất nhỏ nên chúng có độ linh động rất cao. Do đó electron dễ dàng bứt khỏi nguyên tử, di chuyển trong vật hay di chuyển từ vật này sang vật khác làm cho các vật bị nhiễm điện. +Vật nhiễm điện âm là vật thừa electron; Vật nhiễm điện dương là vật thiếu electron. II.Vận dụng. 1.Vật dẫn điện và vật cách điện. -Vật dẫn điện là vật có chứa các điện tích tự do. -Vật cách điện là vật không chứa các electron tự do. Sự phân biệt vật dẫn điện và vật cách điện chỉ là tương đối. 2.Sự nhiễm điện do tiếp xúc. Nếu cho một vật tiếp xúc với một vật nhiễm điện thì nó sẽ nhiễm điện cùng dấu với vật đó. 3.Sự nhiễm diện do hưởng ứng. Đưa một quả cầu A nhiễm điện dương lại gần đầu M của một thanh kim loại MN trung hoà về điện thì đầu M nhiễm điện âm còn đầu N nhiễm điện dương. III. Định luật bảo toàn điện tích -Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số các điện tích là không đổi: 1 2 n q q q const    B.BÀI TOÁN. Dạng 1. Xác định các đại lượng liên quan tới lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên. a.Phương pháp. 1.Xác định lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên. Áp dụng công thức 1 2 2 .q q F k r   để suy ra các đại lượng cần xác định. 2.Bài toán liên quan đến sự bảo toàn điện tích. -Độ lớn điện tích của vật mang điện: .q n e . -Định luật bảo toàn điện tích: truoc sau q q   -Khi cho hai quả cầu nhỏ dẫn điện như nhau, đã nhiễm điện tiếp xúc nhau và sau đó tách rời nhau thì tổng điện tích chia đều cho mỗi quả cầu. -Hiện tượng cũng xảy ra tương tự khi nối hai quả cầu như trên bằng dây dẫn mảnh rồi cắt bỏ dây nối. -Khi chạm tay vào một quả cầu nhỏ dẫn điện đã tích điện thì quả cầu mất điện tích và trở thành trung hòa. b.Bài tập. 1.Lực tương tác giữa hai điện tích. Bài 1. Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không, cách nhau đoạn 4R cm . Lực đẩy tĩnh điện giữa chúng là 5 10F N   . a.Tìm độ lớn mỗi điện tích. (ĐS:1,3.10 -9 C) b.Tìm khoảng cách R 1 giữa chúng để lực đẩy tĩnh điện là 6 1 2,5.10F N   . (ĐS: 8cm) Bài 2. Mỗi electron có khối lượng 31 9,1.10m kg   , điện tích 19 1,6.10e C    . So sánh lực đẩy tĩnh điện giữa hai electron và lực hấp dẫn giữa chúng ở cùng một khoảng cách trong không khí. Cho hằng số hấp dẫn là 11 6,67.10G   . (ĐS: 42.10 41 ) Bài 3. Trong môi trường dầu có 4   , người ta đặt hai điện tích điểm như nhau và cách nhau một đoạn 4R cm . Lực đẩy tĩnh điện giữa chúng là 5 0,25.10F N   . Tính: a.Độ lớn của mỗi điện tích. (ĐS: 1,3.10 -9 C) b.Lực đẩy tĩnh điện bây giờ đo được là 6 1 6,25.10F N   thì khoảng cách giữa hai điện tích bây giờ là bao nhiêu? (ĐS: 2,53cm) Bài 4. Hai điện tích điểm đặt trong không khí, cách nhau một khoảng 20R cm . Lực tương tác tĩnh điện giữa chúng có một giá trị nào đó. Khi đặt trong dầu, ở cùng khoảng cách, lực tương tác tĩnh điện giữa chúng giảm 4 lần. Hỏi khi đặt trong dầu, khoảng cách giữa hai điện tích phải bằng bao nhiêu để lực tương tác giữa chúng bằng lực tương tác ban đầu trong không khí. (ĐS: 10cm) Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 3 Bài 5. Hai hạt bụi trong không khí ở cách nhau một khoảng 3R cm , mỗi hạt mang điện tích 13 9,6.10q C    . a.Tính lực tĩnh điện giữa hai hạt. (ĐS: 9,216.10 -12 N) b.Tính số electron dư trong mỗi hạt bụi, biết điện tích mỗi electron là 19 1,6.10e C    . (ĐS: 6.10 6 ) Bài 6. Hai vật nhỏ giống nhau, mỗi vật thừa một electron. Tìm khối lượng mỗi vật để lực tĩnh điện bằng lực hấp dẫn. (ĐS: 1,86.10 -9 kg) Bài 7. Electron quay quanh hạt nhân nguyên tử Hidro theo quỹ đạo tròn với bán kính 11 5.10R m   . a.Tính độ lớn lực hướng tâm đặt lên electron. Cho điện tích của electron và proton lần lượt là 19 19 1,6.10 ; 1,6.10e C e C       . (ĐS: 9.10 -8 N) b.Tính vận tốc và tần số chuyển động của electron. Coi electron và hạt nhân trong nguyên tử Hidro tương tác theo định luật tĩnh điện.(ĐS: 6 16 2,2.10 / ; 0,7.10v m s f Hz  ) 2.Định luật bảo toàn điện tích. Bài 1. Hai vật nhỏ mang điện tích đặt trong không khí cách nhau đoạn 1R cm , đẩy nhau bằng lực 1,8F N . Điện tích tổng cộng của hai vật là 5 3.10Q C   . Tính điện tích mỗi vật. (ĐS: 5 5 1 2 2.10 ; 10q C q C     hoặc ngược lại) Bài 2. Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau, mang các điện tích q 1 , q 2 , đặt trong không khí, cách nhau một đoạn 20R cm . Chúng hút nhau bằng lực 4 3,6.10F N   . Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau rồi lại đưa về khoảng cách cũ, chúng đẩy nhau bằng lực 4 ' 2,025.10F N   . Tính 1 2 ,q q . (ĐS: 8 8 8 8 1 1 1 1 8 8 8 8 2 2 2 2 8.10 2.10 8.10 2.10 ; ; ; 2.10 8.10 2.10 8.10 q C q C q C q C q C q C q C q C                                         ) Bài 3. Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau, mang các điện tích q 1 , q 2 , đặt trong không khí, cách nhau một đoạn 2R cm . Chúng đẩy nhau bằng lực 4 2,7.10F N   . Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau rồi lại đưa về khoảng cách cũ, chúng đẩy nhau bằng lực 4 ' 3,6.10F N   . Tính 1 2 ,q q . ĐS: 9 9 9 9 1 1 1 1 9 9 9 9 2 2 2 2 6.10 6.10 2.10 2.10 ; ; ; 2.10 2.10 6.10 6.10 q C q C q C q C q C q C q C q C                                         Dạng 2. Xác định lực tổng hợp tác dụng lên một điện tích. a.Phương pháp. Nếu một vật có điện tích q chịu tác dụng của nhiều lực 1 2 , ,F F    thì lực tổng hợp F  tác dụng lên q là véc tơ tổng xác định bởi: 1 2 F F F       . F  Có thể được xác định bằng một trong hai cách sau: 1.Cộng lần lượt hai véc tơ theo quy tắc cộng hình học. a)Nếu 1 2 ,F F   cùng phương: -Cùng chiều: 1 2 F F F  -Ngược chiều: 1 2 F F F  b)Nếu 1 2 ,F F   vuông góc nhau: 2 2 1 2 F F F  c)Nếu 1 2 ,F F   cùng độ lớn và hợp với nhau một góc   : 1 2. 2.F .cos 2 F OH F      d)Tổng quát, khi 1 2 ,F F   khác độ lớn và hợp với nhau một góc α. Theo định lý hàm số cosin ta có:   2 2 2 1 2 1 2 2. . .cosF F F F F       Hay: 2 2 2 1 2 1 2 2. . .cos F F F F F     2.Phương pháp hình chiếu. Chọn hệ trục tọa độ Oxy vuông góc và chiếu các véc tơ lên các trục tọa độ. Ta có: 1 2 1 2 x x x y y y F F F F F F              và 2 2 x y F F F  Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 4 b.Bài tập. Bài 1. Hai điện tích 8 8 1 2 8.10 , 8.10 q C q C      đặt tại A, B trong không khí (AB = 6cm). Xác định lực tác dụng lên điện tích 8 3 8.10q C   đặt tại C , nếu: a. 4 , 2CA cm CB cm  (ĐS: 0,18N) b. 4 , 10CA cm CB cm  (ĐS: 30,24.10 -3 N) c. 5CA CB cm  (ĐS: 27,65.10 -3 N) Bài 2. Ba điện tích điểm 7 8 8 1 2 3 10 , 5.10 , 4.10q C q C q C       lần lượt đặt tại A, B, C trong không khí, 5 , 4 , 1AB cm AC cm BC cm   . Tính lực tác dụng lên mỗi điện tích. ĐS: 2 2 2 1 2 3 4,05.10 ; 16,2.10 ; 20,25.10 F N F N F N       Bài 3. Ba điện tích điểm 8 8 8 1 2 3 4.10 , 4.10 , 5.10q C q C q C        đặt trong không khí tại ba đỉnh của một tam giác đều, cạnh 2a cm . Xác định véc tơ lực tác dụng lên q 3 . (ĐS: 3 45.10 N  ) Bài 4. 19 1 2 3 1,6.10q q q q C      đặt trong chân không tại ba đỉnh của tam giác đều cạnh 16a cm . Xác định lực tác dụng lên điện tích q 3 . (ĐS: 27 9 3.10F N   ) Bài 5. Ba điện tích điểm 8 8 7 1 2 3 27.10 , 64.10 , 10 q C q C q C        đặt trong không khí tại ba đỉnh ta giác ABC vuông tại C. Cho 30 , 40AC cm BC cm  . Xác định véc tơ lực tác dụng lên q 3 . (ĐS: 4 45.10 N  ) Bài 6. Tại ba đỉnh tam giác đều cạnh 6a cm trong không khí có đặt ba điện tích 9 9 1 2 3 6.10 , 8.10 q C q q C       . Xác định lực tác dụng lên điện tích 9 0 8.10 q C   tại tâm của tam giác. (ĐS: 4 8,4.10F N   ) Bài 7. Hai điện tích điểm 8 8 1 2 4.10 , 12,5.10q C q C      đặt tại A, B trong không khí, 4AB cm . Xác định lực tác dụng lên 9 3 2.10q C   đặt tại C với CA AB và 3CA cm . (ĐS: 4 7,66.10F N   ) *Bài tập nâng cao. Bài 1. Có sau điện tích q bằng nhau đặt trong không khí tại sáu đỉnh của lục giác đều cạnh a. Tìm lực tác dụng lên mỗi điện tích. (ĐS:   2 2 15 4 3 12 kq F a    ) Bài 2. Bốn điện tích q giống nhau đặt ở bốn đỉnh của tứ diện đều cạnh a. TÌm lực tác dụng lên mỗi điện tích. (ĐS: 2 2 6. q F k a  ) Bài 3. Hình lập phương ABCDA’B’C’D’ cạnh 10 6.10a m   đặt trong chân không. Xác định lực tác dụng lên mỗi điện tích, nếu: a.Có hai điện tích 19 1 2 1,6.10q q m    tại A, C; hai điện tích 19 1 2 1,6.10q q m     tại B’ và D’. (ĐS: 2 9 2 2 0,45.10 2 q F k N a    ) b.Có bốn điện tích 19 1,6.10q C   và bốn điện tích –q đặt xen kẽ nhau ở 8 đỉnh của hình lập phương. (ĐS: 2 9 2 1 3 1,5 0,54.10 3 q F k N a            ) Dạng 3. Khảo sát sự cân bằng của một điện tích. a.Phương pháp. Khi một điện tích cân bằng đứng yên, lực tổng hợp tác dụng lên điện tích thỏa điều kiện: 1 2 0 F F F          Phương trình véc tơ trên thường được khảo sát theo một trong hai cách: -Cộng lần lượt các véc tơ theo quy tắc hình bình hành, đưa hệ lực tác dụng lên điện tích về còn hai lực. Hai lực này phải trực đối nhau (cùng giá, ngược chiều, cùng độ lớn). -Phương pháp hình chiếu lên các trục tọa độ: 1 2 2 2 1 2 0 0 x x x x y y y y F F F F F F F F F                   b.Bài tập. Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 5 Bài 1. Hai điện tích 8 8 1 2 2.10 , 8.10 q C q C      đặt tại A, B trong không khí, 8AB cm . Một điện tích q 3 đặt tại C. Hỏi: a.C ở đâu để q 3 nằm cân bằng? (ĐS: CA = 8cm, CB = 16cm) b.Dấu và độ lớn của q 3 để q 1 , q 2 cũng cân bằng? (ĐS: 8 3 8.10q C    ) Bài 2. Hai điện tích 8 7 1 2 2.10 , 1,8.10 q C q C      đặt tại A, B trong không khí, 8AB cm . Một điện tích q 3 đặt tại C. Hỏi: a.C ở đâu để q 3 nằm cân bằng? (ĐS: CA = 4cm, CB = 12cm) b.Dấu và độ lớn của q 3 để q 1 , q 2 cũng cân bằng? (ĐS: 8 3 4,5.10q C   ) Bài 3. Tại ba đỉnh của tam giác đều, người ta đặt ba điện tích giống nhau 7 1 2 3 6.10q q q q C      . Hỏi phải đặt điện tích thứ tư q 0 tại đâu, có giá trị bằng bao nhiêu để hệ thống đứng yên cân bằng. (ĐS: 7 0 3 3,46.10 3 q q C      ) Bài 4. Ở mỗi đỉnh của hình vuông cạnh a có điện tích 8 10Q C   . Xác định dấu, độ lớn điện tích q đặt ở tâm hình vuông để cả hệ điện tích cân bằng. (ĐS:   2 2 1 4 Q q    ) Bài 5. Hai quả cầu nhỏ cùng khối lượng 0,6m g được treo trong không khí bằng hai sợi dây nhẹ cùng chiều dài 50l cm vào cùng một điểm. Khi hai quả cầu nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy nhau và cách nhau một khoảng 6R cm . a.Tính điện tích của mỗi quả cầu. Lấy 2 10 /g m s . (ĐS: 12.10 -9 C) b.Nhúng hệ thống vào rượu etylic ( 27   ), tính khoảng cách R’ giữa hai quả cầu, bỏ qua lực đẩy Acsimet. Cho biết khi góc α nhỏ thì sin tan    . (ĐS: 2cm) Bài 6. Hai quả cầu lim loại nhỏ giống nhau mỗi quả cầu có điện tích q, khối lượng 10m g , treo bởi hai sợi dây cùng chiều dài 30l cm vào cùng một điểm. Giữ quả cầu I cố định theo phương thẳng đứng, dây treo quả cầu II sẽ lệch một góc 0 60   so với phương thẳng đứng. Cho 2 10 /g m s . Tìm q? (ĐS: 10 -6 C) *Bài tập nâng cao. Bài 1. Hai quả cầu kim loại nhỏ, giống nhau treo vào một điểm bởi hai dây cùng chiều dài 20l cm . Truyền cho hai quả cầu điện tích tổng cộng 7 8.10q C   , chúng đẩy nhau, các dây treo hợp thành góc 0 2 90   . Cho 2 10 /g m s . a.Tìm khối lượng mỗi quả cầu. b.Truyền thêm cho một quả cầu điện tích q’, hai quả cầu vẫn đẩy nhau nhưng góc giữa hai dâu treo giảm còn 60 0 . Tính q’. Bài 2. Hai quả cầu nhỏ bằng kim loại giống nhau treo trên hai dây dài như nhau vào cùng một điểm, được tích điện bằng nhau và cách nhau một đoạn 5a cm . Chạm tay nhẹ vào một quả cầu. Tính khoảng cách của chúng sau đó. (ĐS: 3,15cm) Bài 3. Hai quả cầu nhỏ giống nhau khối lượng riêng D 1 được treo bằng hai dây nhẹ cùng chiều dài vào cùng một điểm. Cho hai quả cầu nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy nhau và các dây treo hợp góc 1  . Nhúng hệ thống vào chất điện môi lỏng có khối lượng riêng D 2 , góc giữa hai dây treo là 2 1    . a.Tính ε của điện môi theo 1 2 1 2 , , ,D D   . (ĐS:   2 1 1 1 2 2 2 1 2 sin .tan 2 2 .sin .tan 2 2 D D D        ) b.Xác định D 1 để 1 2    . (ĐS: 2 1 1 D D     ) Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 6 Bài 4. Có ba quả cầu cùng khối lượng 10m g treo bằng ba sợi dây mảnh cùng chiều dài 5l cm vào cùng một điểm O. Khi tích cho mỗi quả cầu điện tích q, chúng đẩy nhau, cách nhau một đoạn 3 3a cm . Tìm q? Cho 2 10 /g m s . (ĐS: 3 4 7 2 2 3 .10 2 3 3 mga q a C a k l       ) Bài 3.ĐIỆN TRƯỜNG - CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG. ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN A.TÓM TẮT LÍ THUYẾT. I.Điện trường. 1.Môi trường truyền tương tác điện. Môi trường tuyền tương tác giữa các điện tích gọi là điện trường. 2.Điện trường. Điện trường là một dạng vật chất bao quanh các điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó. II.Cường độ điện trường. 1.Khái niệm cường dộ điện trường. Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của điện trường tại điểm đó. 2.Định nghĩa. Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó. Nó được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của q. F E q  Đơn vị cường độ điện trường là V/m. 3.Véc tơ cường độ điện trường. F E q    *Véc tơ cường độ điện trường  E gây bởi một điện tích điểm Q có : -Điểm đặt tại điểm ta xét. -Phương trùng với đường thẳng nối điện tích điểm với điểm ta xét. -Chiều hướng ra xa điện tích nếu là điện tích dương, hướng về phía điện tích nếu là điện tích âm. -Độ lớn : 2 . Q E k r   *Lực điện trường tác dụng lên một điện tích q đặt trong nó: .F q E    -Lực điện F  cùng chiều điện trường E  khi q là điện tích dương, ngược chiều E  khi q là điện tích âm. -Độ lớn: .F q E 4. Nguyên lí chồng chất điện trường. a. Nguyên lí: SGK b. Biểu thức: 21 EEE   III.Đường sức điện. 1.Hình ảnh các đường sức điện. -Các hạt nhỏ cách điện đặt trong điện trường sẽ bị nhiễm điện và nằm dọc theo những đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với phương của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó. 2.Định nghĩa. -Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của véctơ cường độ điện trường tại điểm đó. Nói cách khác đường sức điện là đường mà lực điện tác dụng dọc theo nó. 3.Hình dạng đường sức của một số điện trường. Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 7 Xem các hình vẽ sgk. 4.Các đặc điểm của đường sức điện. +Qua mỗi điểm trong điện trường có một đường sức điện và chỉ một mà thôi +Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó. +Đường sức điện của điện trường tĩnh là những đường không khép kín. +Qui ước vẽ số đường sức đi qua một diện tích nhất định đặt vuông góc với với đường sức điện tại điểm mà ta xét tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó. 4.Điện trường đều. -Điện trường đều là điện trường mà véc tơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương chiều và độ lớn. -Đường sức điện trường đều là những đường thẳng song song cách đều. B.BÀI TOÁN. Dạng 1. Xác định cường độ điện trường do một điện tích điểm gây ra. a.Phương pháp. -Áp dụng công thức: 2 . Q E k r    và các đặc điểm của véc tơ cường độ điện trường do điện tích điểm gây ra tại một điểm cách nó một khoảng r. -Lực điện trường tác dụng lên điện tích đặt trong điện trường: .F q E    + 0q  : F  và E  cùng chiều. + 0q  : F  và E  ngược chiều. +Độ lớn: .F q E b.Bài tập. Bài 1. Quả cầu nhỏ mang điện tích 5 10q C   đặt trong không khí. a.Tính độ lớn cường độ điện trường tại điểm M cách tâm O của quả cầu đoạn 10R cm . b.Xác định lực của điện trường do quả cầu tích điện tác dụng lên điện tích điểm 7 ' 10q C    đặt ở M. Suy ra lực điện trường tác dụng lên quả cầu mang điện tích q. Bài 2. Một điện tích điểm 8,0q C    đặt trong điện tường của một điện tích điểm Q thì chịu tác dụng của lực điện có độ lớn 8 6,4.10 N  và có tác dụng đẩy q ra xa Q. a.Xác định cường độ điện trường tại vị trí đặt q. b.Cho biết khoảng cách từ q đến Q là 0,62m. Phải đặt lại q ở vị trí nào để lực điện trường tác dụng lên q có độ lớn bằng 8 3,2.10 N  . Dạng 2. Xác định cường độ điện trường tổng hợp tại một điểm. a.Phương pháp. Điện trường tổng hợp tại một điểm xác định bởi: 1 2 E E E       . E  . Có thể được xác định bằng một trong hai cách sau: 1.Cộng lần lượt hai véc tơ theo quy tắc cộng hình học. a)Nếu 1 2 ,E E   cùng phương: -Cùng chiều: 1 2 E E E  -Ngược chiều: 1 2 E E E   b)Nếu 1 2 ,E E   vuông góc nhau: 2 2 1 2 E E E  c)Nếu 1 2 ,E E   cùng độ lớn và hợp với nhau một góc   : 1 2. 2.E .cos 2 E OH E      d)Tổng quát, khi 1 2 ,E E   khác độ lớn và hợp với nhau một góc α. Theo định lý hàm số cosin ta có:   2 2 2 1 2 1 2 2.E .E .cosE E E       Hay: 2 2 2 1 2 1 2 2.E .E .cosE E E     2.Phương pháp hình chiếu. Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 8 Chọn hệ trục tọa độ Oxy vuông góc và chiếu các véc tơ lên các trục tọa độ. Ta có: 1 2 1 2 x x x y y y E E E E E E              và 2 2 x y E E E  3.Lưu ý: Đối với bài toán cực trị của điện trường thì ta sử dụng bất đẳng thức Cô-si: Nếu 0, 0a b  thì ta luôn có 2 2 2 .a b a b  . Bất đẳng thức này còn được mở rộng cho ba số không âm a, b, c. Khi đó ta có: Nếu 0, 0, 0a b c   thì ta có 2 2 2 3 3 . .a b c a b c   . b.Bài tập. Bài 1. Cho hai điện tích 10 10 1 2 4.10 , 4.10 q C q C      đặt ở A, B trong không khí, AB = a = 2cm. Xác định véc tơ cường độ điện trường E  tại: a.H là trung điểm của AB. (ĐS: 72.10 3 V/m) b.M cách A 1cm, cách B 3cm. (ĐS: 32.10 3 V/m) c.N hợp với A và B thành tam giác đều. (ĐS: 9.10 3 V/m) Bài 2. Giải lại bài tập 1 với 10 1 2 4.10q q C    Bài 3. Hai điện tích 8 8 1 2 8.10 , 8.10q C q C      đặt tại A, B trong không khí , AB = 4cm. Tìm véc tơ cường độ điện trường tại C trên trung trực của AB, cách AB 2cm, suy ra lực tác dụng lên điện tích điểm 9 2.10q C   đặt ở C. (ĐS: 5 4 9 2.10 / ; 25,4.10 E V m F N    ) Bài 4. Xét hai điện tích điểm q 1 và q 2 đặt tại hai điểm A và B cách nhau 0,40m. Hãy xác định điện trường tổng hợp E  tại điểm C sao cho ABC tạo thành tam giác vuông cân tại C trong mỗi trường hợp sau: a. 1 2 5q q C     (ĐS: 5 7,9.10 /V m ) b. 1 2 5q q C     (ĐS: 5 7,9.10 /V m ) c. 1 2 5 ; 5q C q C       (ĐS: 5 7,9.10 /V m ) Bài 5. Hai điện tích 8 8 1 2 10 , 10 q C q C      đặt tại A, B trong không khí , AB = 6cm. Tìm véc tơ cường độ điện trường tại M trên trung trực của AB, cách AB 4cm (ĐS: 5 0,432.10 /V m ) Bài 6. Tại ba đỉnh tam giác ABC vuông tại A cạnh 50 , 40 , 30a cm b cm c cm   . Ta đặt các điện tích điểm 9 1 2 3 10q q q C     . Xác định cường độ điện trường tổng hợp tại H là chân đường cao kẻ từ A. (ĐS: 246V/m) Bài 7. Ba điểm A, B, C trong không khí tạo thành tam giác vuông tại A với 3 , 4AB cm AC cm  . Các điện tích q 1 , q 2 được đặt ở A và B. Biết 9 1 3,6.10q C    , véc tơ cường độ điện trường tổng hợp C E  tại C có phương song song với AB. Xác định q 2 và cường độ điện trường tổng hợp tại C. (ĐS: 4 9 2 1,5.10 / ; 6,94.10 C E V m q C    ) *Bài tập nâng cao. Bài 1. Tại sáu đỉnh của lục giác đều ABCDEF cạnh a trong khoongkhis, lần lượt đặt các điện tích q, 2q, 3q, 4q, 5q, 6q. Xác định cường độ điện trường tổng hợp tại tâm O của lục giác. (ĐS: 2 6 q E k a  ) Bài 2. Hai điện tích điểm 1 2 0q q q   đặt tại A, B trong không khí. Cho biết AB = 2a. a.Xác định cường độ điện trường tổng hợp M E  tại M trên trung trực của AB và cách AB một đoạn h. (ĐS:   3 2 2 2 2 M kqh E a h   ) b.Xác định h để M E cực đại. Tính giá trị cực đại này. (ĐS:   max 2 4 ; 2 3 3 M a kq h E a   ) Bài 3. Hai điện tích điểm 1 0q q   và 2 0q q   đặt tại A, B trong không khí. Cho biết AB = 2a. Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 9 a.Xác định cường độ điện trường tổng hợp M E  tại M trên trung trực của AB và cách AB một đoạn h. (ĐS:   3 2 2 2 2 M kqa E a h   ) b.Xác định h để M E cực đại. Tính giá trị cực đại này. (ĐS:   2 max 2 0; M kq h E a   ) Bài 4. Cho bốn điện tích cùng độ lớn q đặt tại bốn đỉnh hình vuông cạnh a. Tìm điện trường tổng hợp tại tâm O của hình vuông trong trường hợp bốn điện tích lần lượt có dấu sau: a)     (ĐS: 0) b)     (ĐS: 0) c)     (ĐS: 2 4 2 kq E a  ) Bài 5. Tại ba đỉnh A, B, C của hình vuông ABCD cạnh a đặt ba điện tích q giống nhau (q>0). Tính điện trường tổng hợp tại: a.Tâm O của hình vuông. (ĐS: 2 2 O kq E a  ) b.Đỉnh D. (ĐS: 2 1 2 2 D kq E a         ) Dạng 3. Điện trường tổng hợp triệt tiêu. Điện tích cân bằng trong điện trường. a.Phương pháp. 1.Tại vị trí điện trường tổng hợp triệt tiêu ta có: 1 2 0(1)E E E         2.Vật tích điện cân bằng trong điện trường có hợp lực tác dụng triệt tiêu: 1 2 0(2) F F F         Các phương trình (1) và (2) được giải theo cách đã giới thiệu. Suy ra điều kiện hoặc các đại lượng liên quan. Lưu ý: Trong số các lực tác dụng lên vật tích điện cân bằng trong điện trường có lực điện và các lực khác như: trọng lực, lực căng, lực đẩy Ác-si-mét, . . . b. Bài tập. Bài 1. Cho hai điện tích điểm q 1 và q 2 đặt ở A, B trong không khí, AB = 100cm. Tìm điểm C tại đó cường độ điện trường tổng hợp bằng không với: a. 6 6 1 2 36.10 ; 4.10q C q C     . (ĐS: CA = 75cm, CB=25cm) b. 6 6 1 2 36.10 ; 4.10q C q C      . (ĐS: CA = 150cm, CB = 50cm) Bài 2. Bốn điểm A, B, C, D trong không khí tạo thành một hình chữ nhật ABCD cạnh 3AD a cm  , 4AB b cm  . Các điện tích q 1 , q 2 , q 3 được đặt lần lượt tại A, B, C. Biết 8 2 12,5.10q C    và cường độ điện trường tổng hợp ở D 0 D E    . Tính q 1 và q 3 . (ĐS: 8 8 1 3 2,7.10 ; 6,4.10q C q C     ) Bài 3. Cho hai điện tích q 1 và q 2 đặt ở A, B trong không khí, AB = 2cm. Biết 8 1 2 7.10q q C    và điểm C cách q 1 6cm, cách q 2 8cm có cường độ điện trường tổng hợp bằng không. Tìm q 1 , q 2 . (ĐS: 8 8 1 2 9.10 ; 16.10q C q C      ) Bài 4. Cho hình vuông ABCD, tại A và C đặt các điện tích 1 3 q q q  . Hỏi phải đặt ở B điện tích q 2 bằng bao nhiêu để điện trường tổng hợp tại D triệt tiêu. (ĐS: 2 2 2q q   ) Bài 5. Quả cầu nhỏ khối lượng 0,25m g mang điện tích 9 2,5.10q C   được treo bởi một sợi dây và đặt vào trong một điện trường đều E  có phương nằm ngang và có độ lớn 6 10 /E V m . Tính góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng. Cho 2 10 /g m s . (ĐS: 45 0 ) Bài 6. Một giọt dầu nhỏ khối lượng 15 2,00.10m kg   đứng yên lơ lửng trong chân không dưới tác dụng của trọng lực và lực điện trường do điện trương E  có độ lớn 3 6,12.10 /E V m thẳng đứng, hướng xuống. Lấy 2 9,81 /g m s . Hỏi giọt dầu mang điện tích âm hay dương? Tính điện tích này. (ĐS: 18 3,21.10q C    ) Bài 4. CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 Trang 10 I.Công của lực điện. 1.Đặc điểm của lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong điện trường đều. -Biểu thức: EqF  . -Độ lớn: .F q E -Phương, chiều của véc tơ  E : nếu 0q  thì F  cùng chiều E  ; nếu 0q  thì F  ngược chiều E  . -Nhận xét: Lực  F là lực không đổi. 2. Công của lực điện trong điện trường đều. . . MN A q E d -Với d là hình chiếu đường đi trên một đường sức điện. Chiều đường sức điện là chiều dương. -Các trường hợp đặc biệt: + Nếu 0 90  thì cos  > 0, d >0 => A > 0 + Nếu 0 90  thì cos  < 0, d <0 => A < 0 -Tổng quát: Công của lực điện trường trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N là . . MN A q E d , không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi. 3.Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường bất kì. -Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường bất kì không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi. -Lực tĩnh điện là lực thế, trường tĩnh điện là trường thế. II.Thế năng của một điện tích trong điện trường. 1. Khái niệm về thế năng của một điện tích trong điện trường. -Thế năng của điện tích đặt tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích tại điểm đó. -Đối với điện tích q (dương) đặt tại điểm M trong điện trường đều thì: . . W M A q E d  . Trong trường hợp điện tích q nằm tại điểm M trong điện trường bất kì do nhiều điện tích gây ra thì có thể lấy thế năng bằng công của lực điện khi di chuyển q từ M ra xa vô cực: W M M A   . 2. Sự phụ thuộc của thế năng W M vào điện tích q. -Thế năng của một điện tích điểm q đặt tại điểm M trong điện trường : W . M M M A V q    -Thế năng này tỉ lệ thuận với q. 3. Công của lực điện và độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường. -Khi một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường thì công mà lực điện trường tác dụng lên điện tích đó sinh ra sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q trong điện trường. W W MN M N A   Bài 5. ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾ I. Điện thế. 1.Khái niệm điện thế. -Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích. 2.Định nghĩa -Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích q. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên điện tích q khi q di chuyển từ M ra xa vô cực và độ lớn của q M M A V q   [...]... 6200V (S: U 50V ; P 500W ; H 0, 99 ) Trang 26 Vt lớ 11 THPT ton tp - Biờn son: Nguyn ỡnh V - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 b U 620V (S: U 500V ; P 50000W ; H 0,19 ) Bi 8 Bp in dựng vi ngun cú U 220V a.Nu mc bp vo ngun 110 V, cụng sut ca bp thay i bao nhiờu ln? (S: gim 4 ln) b.Mun cụng sut khụng gim khi mc vo ngun 110 V thỡ phi mc li cun dõy bp in nh th no? (S: mc song... 04.1 011 m / s; tan x 0, 2 ) vy d.Tớnh cụng ca lc in trng khi electron bay trong t (S: 7, 28.1018 J ) Bi 5 Hai bn kim loi A v B chiu i l c t song song vi nhau, gia hai bn cú mt in trng u Ngi ta phúng vo in trng mt ht cú khi lng m mang in tớch dng q theo phng nm ngang v sỏt bn vi A Ht mang in ra khi in trng ti im sỏt mộp bn B v vn tc ti ú hp vi phng nm ngang mt gúc 60 0 Hóy tỡm: Trang 14 Vt lớ 11. .. bỡnh thng bao nhiờu búng ốn cú cụng sut (nh mc) 75,0W? Cho bit dũng in chy qua mch cú cng 20,0A (S: 32 búng ốn) b.Tớnh hiu in th nh mc v in tr ca mi ốn (S: 3, 75V ; 0,1875 ) Bi 5 ốn 110 V-100W c mc vo ngun cú hiu in th 110 V in tr tng cng ca dõy dn t ngun n ốn l Rd 4 a.Tỡm cng dũng in v hiu in th ca ốn b.Mc thờm mt bp in cú in tr RB 24 song song vi ốn Tỡm cng dũng in qua mch chớnh, qua ốn, qua bp... thỡ cụng ca lc in bng bin thiờn ng nng ca in tớch: 1 2 1 2 AMN qU MN mvN mvM 2 2 2.in th v hiu in th W A -in th ti mt im: VM M M q q A -Hiu in th gia hai im M v N: U MN VM VN MN q Trang 11 Vt lớ 11 THPT ton tp - Biờn son: Nguyn ỡnh V - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 -Trong nhiu bi toỏn, ta ch cú cỏc thụng tin v hiu in th U MN (hoc in th VM ,VN ti cỏc im M,N) v cng... Vt lớ 11 THPT ton tp - Biờn son: Nguyn ỡnh V - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 mc nh hỡnh R1 3, R2 6, R3 2, RA 0 Tỡm s ch ca ampe k (S; 7,2A) Bi 10 Cho mch in nh hỡnh E 30V , r 3; R1 12, R2 36, R3 18, RA 0 20 a.Tỡm s ch ca ampe k v chiu dũng in qua nú (S: A) 27 b.i ch ngun E v ampe k (cc dng ca ngun E ni vi G) Tỡm s ch v chiu dũng in qua ampe k (S:0,75A) Bi 11 Cho... (S: 1 E 11V ;E2 10V ) 1 Bi 10 B ngun gm 20 pin ging nhau, mi pin cú E 1,8V , r0 0,5 mc thnh hai dóy, mi dóy 10 pin ni tip ốn thuc loi 6V-3W Ban u R1 18, R2 10 a.Tỡm cng mch chớnh v mi nhỏnh (S: I 1,8 A; I1 0, 45 A; I 2 1,35 A ) b.Tng R2 hoc R1, sang ca ốn thay i ra sao? c R1 18 Tỡm R2 ốn sỏng ỳng nh mc (S: R2 21, 4 ) d R2 10 Tỡm R1 ốn sang ỳng nh mc (S: R1 14,8 ) Bi 11 Cho mch... -n v ca in dung l Fara (F) -Fara l in dung ca mt t in m nu t gia hai bn ca nú hiu in th 1V thỡ nú tớch c in tớch 1C -Thng s dng cỏc n v sau: microfara (àF); nanofara (nF); picofara (pF) Trang 15 Vt lớ 11 THPT ton tp - Biờn son: Nguyn ỡnh V - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 1 F 106 F ; 1nF 109 F ; 1 pF 1012 F 3.Cỏc loi t in a.Ngi ta thng ly tờn ca lp in mụi t tờn cho t in:... sang bn dng ca t in b.Bi tp Bi 1 Khi mc hai bn ca t in vo hai cc ca mt c-quy l ngun in mt chiu cú hiu in th l U1 6, 0V thỡ in tớch ca t in l Q1 12C a.Tớnh in dung ca t in (S: 2, 0 F ) Trang 16 Vt lớ 11 THPT ton tp - Biờn son: Nguyn ỡnh V - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 b.Nu mc t in trờn vo mt bỡnh c-quy khỏc cú hiu in th U 2 12V thỡ in tớch ca t in bõy gi l bao nhiờu? So... nhn khong cỏch gia hai phớm ch cũn l 2,00mm Tớnh thay i in dung ca t in trờn khi phớm c nhn (S: C 9, 28.1013 F ) Bi 4 T phng khụng khớ cú in dung C 500 pF c tớch in hiu in th U 300V Trang 17 Vt lớ 11 THPT ton tp - Biờn son: Nguyn ỡnh V - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 a.Tớnh in tớch Q ca t in (S: 150nC) b.Ngt t khi ngun Nhỳng t in vo cht in mụi lng cú 2 Tớnh in dung C1,... l F F A B.2F C D.4F 2 4 Bi 5 Khi khong cỏch gia hai in tớch im tng lờn 4 ln, ng thi ln ca mi in tớch tng lờn gp ụi thỡ so vi lc tng tỏc in lỳc õu, lc tng tỏc in mi gia hai in tớch im s Trang 18 Vt lớ 11 THPT ton tp - Biờn son: Nguyn ỡnh V - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333 A.gim 4 ln B.gim 16 ln C.tng 4 ln D.tng 16 ln 8 Bi 6 Mt in tớch im q 5.10 C nm ti trung im ca khong cỏch . vật hay di chuyển từ vật này sang vật khác làm cho các vật bị nhiễm điện. +Vật nhiễm điện âm là vật thừa electron; Vật nhiễm điện dương là vật thiếu electron. II.Vận dụng. 1 .Vật dẫn điện và. CULÔNG A.TÓM TẮT LÍ THUYẾT I.Sự nhiễm điện của các vật. Điện tích. Tương tác điện. 1.Sự nhiễm điện của các vật. -Một vật có thể bị nhiễm điện do: cọ xát lên vật khác, tiếp xúc với một vật nhiễm. dụng. 1 .Vật dẫn điện và vật cách điện. -Vật dẫn điện là vật có chứa các điện tích tự do. -Vật cách điện là vật không chứa các electron tự do. Sự phân biệt vật dẫn điện và vật cách điện chỉ là