Điện tích định luật cu lông

Chuyên đề: Điện tích. Định luật Culông. Trình bày đầy đủ lý thuyết, công thức, phương pháp giải cùng hệ thống bài tập, lời giải chi tiết cho từng bài. Hệ thống bài tập từ dễ đến khó. Định dạng tài liệu: File Word.

CHUYÊN ĐỀ 1: ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƯỜNG DẠNG 1: LỰC TƯƠNG TÁC ĐIỆN A LÝ THUYẾT Vật nhiễm điện vật có khả hút vật nhẹ gọi vật mang điện, điện tích - Có tượng nhiễm điện: + Nhiễm điện cọ sát + Nhiễm điện tiếp xúc + Nhiễm điện hưởng ứng Tương tác điện: Các điện tích dấu đẩy nhau, trái dấu hút Định luật Coulomb: Lực hút hai điện tích điểm đặt chân phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng | q1q2 | F=k r ; Với: k = 9.109 Nm2/C2 q1, q2: hai điện tích điểm (C) r: khoảng cách hai điện tích điểm (m) Lực tương tác điện tích môi trường điện môi - Điện môi môi trường cách điện - Trong môi trường điện môi, lực tương tác điện tích giảm ε so với chúng đặt chân không F = k ; Với ε số điện môi Thuyết electron: - Nguyên tử, phân tử vật chất trung hòa điện Tổng đại số tất điện tích nguyên tử không - Khi nguyên tử, phân tử sô electron tổng đại số điện tích nguyên tử số dương, ion dương - Ngược lại, nguyên tử, phân tử nhận thêm số electron ion âm Định luật bảo toàn điện tích: Trong hệ vật cô lập điện, tổng đại số điện tích không đổi q1 + q2 + … = q1' + q2' + … B CÔNG THỨC Điện tích: Có hai loại điện tích: điện tích dương điện tích âm Điện tích kí hiệu q, đơn vị Culông Điện tích nguyên tố có giá trị : q = 1,6.10-19 Hạt electron hạt proton hai điện tích nguyên tố Electron hạt có: - Điện tích qe = - e = - 1,6.10-19C - Khối lượng me = 9,1.10-31 kg Điện tích hạt (vật) số nguyên lần điện tích nguyên tố: q = ± ne F =k q1.q2 ε r Công thức: ; ε số điện môi, phụ thuộc chất điện môi Định luật bảo toàn điện tích: Trong hệ vật cô lập điện, tổng đại số điện tích không đổi q1 + q2 + … = q1' + q2' + … C BÀI TẬP Bài 1: Khoảng cách prôton êlectron r = 5.10-9 (cm), coi prôton êlectron điện tích điểm Tính lực tương tác chúng A B C D Hướng dẫn: Lực tương tác Coulomb: Bài 2: Hai điện tích điểm đặt chân không cách khoảng r = (cm) Lực đẩy chúng F = 1,6.10-4 (N) Tính độ lớn hai điện tích A 2,9.10-8 C B 1,9.10-8 C C 3,9.10-8 C D 5,9.10-8 C Hướng dẫn: Áp dụng công thức: = 1,6.10-4 N Suy ra: q = 1,9.10-8 C Bài 3: Hai điện tích điểm đặt chân không cách khoảng r1 = (cm) Lực đẩy chúng F1 = 1,6.10-4 (N) Để lực tương tác hai điện tích F2= 2,5.10-4 (N) Tính khoảng cách hai điện tích A 2,5 cm B cm C 1,6 cm D 1cm Hướng dẫn: Vì lực tương tác điện tích tỉ lệ nghịch với khoảng cách r2 Nên lực tăng r2 giảm Tức r giảm Bài 4: Hai điện tích điểm q1 = +3 ( µ C) q2 = -3 ( µ C),đặt dầu ( ε = 2) cách khoảng r = (cm) Lực tương tác hai điện tích A 5N B 25N C 30N D 45N Hướng dẫn: Chú ý: 3nC = 3.10-6C, -3nC = -3.10-6C Lực tương tác Coulomb: Bài 5: Hai điện tích điểm đặt nước ( ε = 81) cách (cm) Lực đẩy chúng 0,2.10-5 (N) Hai điện tích A 2,32.10-8 C B 5,32.10-8 C C 2,68.10-8 C D 1,32.10-8 C Hướng dẫn: Áp dụng công thức: = 0,2.10-5 N Suy ra: q = 2,32.10-8 C Bài 6: Hai cầu nhỏ có điện tích 10-7 (C) 4.10-7 (C), tương tác với lực 0,1 (N) chân không Khoảng cách chúng A 2cm B 3cm C 5cm D 6cm Hướng dẫn: Áp dụng công thức: = 0,1 N Suy ra: Khoảng cách cầu là: r = 0,06m = 6cm Bài 7: Xác định lực tương tác hai điện tích điểm q1= 3.10-6C q2= -3.10-6C cách khoảng r =3cm hai trường hợp: a Đặt chân không A 90 N B 30 N C 50 N D 60 N Hướng dẫn: Áp dụng công thức: = 90 N b.Đặt điện môi có ε = A 45 N B 80 N C 22,5 N D 60 N Hướng dẫn: Áp dụng công thức: = 22,5 N Bài 8: Cho hai điện tích điểm q1= 9.10-8C q2= -4.10-8 C cách khoảng r = 6cm không khí a Xác định lực tương tác hai điện tích A 6.10-3 N B 3.10-3 N C 2.10-3 N D 9.10-3 N Hướng dẫn: Áp dụng công thức: = 9.10-3 N b Khoảng cách hai điện tích phải để lực tương tác chúng có độ lớn 20,25.10-3N Hướng dẫn: Lực tăng A 2cm B 4cm C 9cm D 3cm Bài 9: Cho hai điện tích q1 q2 đặt cách khoảng r = 30 cm không khí, lực tác dụng chúng F0 Nếu đặt chúng dầu lực yếu 2,25 lần Vậy cần dịch chuyển chúng lại khoảng để lực tương tác chúng F A 20cm B 40cm C 90cm D 25cm Hướng dẫn: Đây toán lớp kiện Để giải toán kiểu này, bạn cần viết phương trình ứng với lớp kiện giải hệ phương trình Cụ thể: Lớp kiện 1: Từ không khí chuyển vào dầu, lực giảm 2,25 lần , (ph.tr1) = (ph.tr2) Vậy ε = 2,25 Lớp kiện 2: Khi dầu cần dịch chuyển để lực cũ tức = F0 = F0 Như so với (ph.tr2) lực F' tăng 2,25 lần khảng cách r'2 giảm 2,25 lần Suy ra: r' = Bài 10: Hai cầu nhỏ giống mang điện tích có độ lớn nhau, đặt cách 3cm không khí chúng đẩy lực có độ lớn 3,6.10-2N Xác định điện tích cầu A 2.10-8 C B 5.10-8 C C 6.10-8 C D 36.10-8 C Hướng dẫn: Áp dụng công thức: = 3,6.10-2 N Suy ra: q = 6.10-8 C Bài 11: Hai cầu nhỏ giống nhau, vật thừa electrôn Tìm khối lượng cầu để lực tĩnh điện lực hấp dẫn chúng Cho G = 6,67.10-11 m3/kg.s A 2,8610-9kg B 1,8610-9kg C 4,8610-9kg D 9,8610-9kg Hướng dẫn: Mỗi vật thừa electron mang điện tích là: q1 = q2 = -1,6.10-19C Ta lập phương trình: Fhd = Fc Suy ra: G = G = m = = 1,86.10-9kg Vậy: Bài 12: Electrôn quay quanh hạt nhân nguyên tử Hiđrô theo quỹ đạo tròn với bán kính R = 5.10-11 m Cho me = 9,1.10-31kg a) Tính độ lớn lực hướng tâm đặt lên electrôn A B C D Hướng dẫn: Khi e chuyển động tròn quanh hạt nhân, lực Coulomb đóng vai trò lực hướng tâm Vậy: Fht = F b) Tính vận tốc tần số chuyển động electron Coi electrôn hạt nhân nguyên tử Hiđrô tương tác theo định luật tĩnh điện A 22,5.103 m/s B 4,5.103 m/s C 12,5.103 m/s D 90.103 m/s Hướng dẫn: Fht = F Suy ra: = Vậy: v = 22,5.103 m/s Bài 13: Có ba cẩu kim loại kích thước Quả cầu A mang điện tích 27μC , cầu B mang điện tích 3μC, cầu C không mang điện Cho hai cầu A B chạm tách chúng Sau cho hai cầu B C chạm tách Tính điện tích cầu C A 15μC B 7,5μC C 30μC D 18μC Hướng dẫn: Đây toán áp dụng Định luật bảo toàn điện tích Khi cầu có kích thước giống nhau, tiếp xúc điện tích chúng phân bố lại Vậy, ta có: Khi A chạm B: q'A = q'B = = 15 μC Khi B chạm C: q''B = q''C = = 7,5 μC Bài 14: Hai cầu nhỏ, giống nhau, kim loại Quả cầu A mang điện tích 4,50 µC; cầu B mang điện tích – 2,40 µC Cho chúng tiếp xúc đưa chúng cách 1,56 cm Tính lực tương tác điện chúng A 0,65N B 1,3N C 2,6N D 0,325N Hướng dẫn: Đây lại toán lớp kiện: Dữ kiện 1: Hai cầu giống tiếp xúc nhau: q'A = q'B = = 1,05 μC Dữ kiện 2: Tính lực tương tác điện: F = 40,77N Bài 15: Hai cầu nhỏ kim loại giống hệt nhau, mang điện tích q đặt cách khoảng R, chúng đẩy lực có độ lớn 6,4 N Sau cho chúng tiếp xúc tách khoảng 2R chúng đẩy lực ? A 1,65N B 1,6N C 2,6N D 1,325N Hướng dẫn: Thêm toán lớp kiện: Dữ kiện toán mẹo: Vì cầu giống nhau,ban đầu điện tích giống Sau cho chúng tiếp xúc tách điện tích chúng q Dữ kiện 2: Khoảng cách tăng lần lực giảm lần Vậy: F' = Bài 16: Hai cầu kim loại giống nhau, tích điện 3.10-5 C 2.10-5 C Cho hai cầu tiếp xúc đặt cách khoảng 1m Lực điện tác dụng lên cầu có độ lớn bao nhiêu? A 1,65N B 6,6N C 3,6N D 5,625N Hướng dẫn: Dữ kiện 1: Hai cầu giống tiếp xúc nhau: q'A = q'B = = 2,5.10-5 C Dữ kiện 2: Tính lực tương tác điện: F = 5,625N Bài 17: Hai bi kim loại giống có điện tích dấu q 4q cách khoảng r Sau cho hai bi tiếp xúc nhau, lực tương tác chúng không thay đổi, ta phải đặt chúng cách khoảng r’ Tìm r’ ? A 2,25r B 2r C 1,25r D 6,25r Hướng dẫn: Dữ kiện 1: Hai cầu giống tiếp xúc nhau: q'A = q'B = = 2,5q Dữ kiện 2: Lập tỉ số lực Coulomb trạng thái đầu sau: F F' Ta có: = Suy ra: r' = 1,25r Bài 18: Hai điện tích q1, q2 đặt cách khoản r=10cm tương tác với F lực F không khí đặt dầu Để lực tương tác F hai điện tích phải đạt cách dầu? A 5cm B 4cm C 9cm D 25cm Hướng dẫn: Giống 9!!! Dữ kiện 1: Khi đưa từ không khí vào dầu lực giảm lần, tức ε = F Dữ kiện 2: Trong dầu, lực lại tăng từ tới F Tức lực tăng lần, r2 giảm lần Vậy r giảm lần Vậy: r' = Bài 19: Hai điện tích cách 30(cm) chân không tương tác lực có độ lớn F Nếu nhúng chúng vào rượu (không đổi khoảng cách) lực tương tác giảm 27 lần a/ Xác định số điện môi rượu A B C 27 D 5,2 Hướng dẫn: Giống 9!!! Khi đưa từ chân không vào rượu lực giảm 27 lần, tức ε = 27 b/ Phải giảm khoảng cách chúng để lực tương tác chúng chân không? A 5cm B 4,5cm C 9cm D 5,8cm Hướng dẫn: Dữ kiện 2: Trong rượu, lực lại tăng từ tới F Tức lực tăng 27 lần, r2 giảm 27 lần Vậy r giảm lần Vậy: r' = Bài 20: Hai cầu nhỏ giống nhau, khối lượng m = 0,2kg, treo điểm hai sợi tơ mảnh dài l = 0,5m Khi cầu tích điện q nhau, chúng tách khoảng a = 5cm Xác định q? Lấy g = 10m/s2 A 2,67.10-7 C B 1,67.10-7 C Hướng dẫn: Ta có: F = P.tanα Suy ra: = mg tanα Với: Sinα = = = 0,05 Vậy: = mg tanα Suy ra: q = 1,67.10-7 C C 3,67.10-7 C D 5,67.10-7 C ... ion âm Định luật bảo toàn điện tích: Trong hệ vật cô lập điện, tổng đại số điện tích không đổi q1 + q2 + … = q1' + q2' + … B CÔNG THỨC Điện tích: Có hai loại điện tích: điện tích dương điện tích.. . 9,1.10-31 kg Điện tích hạt (vật) số nguyên lần điện tích nguyên tố: q = ± ne F =k q1.q2 ε r Công thức: ; ε số điện môi, phụ thuộc chất điện môi Định luật bảo toàn điện tích: Trong hệ vật cô lập điện, ... mang điện tích 3μC, cầu C không mang điện Cho hai cầu A B chạm tách chúng Sau cho hai cầu B C chạm tách Tính điện tích cầu C A 15μC B 7,5μC C 30μC D 18μC Hướng dẫn: Đây toán áp dụng Định luật