Chuyên đề về lực điện trường

Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com Buổi 1: ĐIỆN TÍCH - LỰC ĐIỆN TRƯỜNG - THUYẾT (E) A TĨM TẮT LÝ THUYẾT I Điệntích - ĐL Cu lơng Vật nhiễm điện vật mang điện, điện tích vật có khả hút vật nhẹ Có tượng nhiễm điện là: nhiễm điện cọ xát, nhiễm điện do tiếp xúc nhiễm điện hưởng ứng Một vật tích điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tới điểm ta xét gọi điện tích điểm Hai loại điện tích: - Điện tích dương điện tích âm(Các điện tích dấu đẩy nhau, trái (ngược) dấu hút nhau.) - Lực hút hay đẩy đt tích gọi lực tương tác điện - Điện tích dương nhỏ proton, điện tích âm nhỏ điện tích electron gọi điện tích ngun tố Giá trị tuyệt đối chúng e = 1,6.10-19C Định luật Cu_Lơng (Coulomb): Lực hút hay đẩy hai điện tích điểm đạt chân khơng có 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 q1 q Cơng thức: F =k r2 = 9.10 ( N m ) Với k= 4π ε C2 q1, q2 : hai điện tích điểm (C ) r : Khoảng cách hai điện tích (m) 5.Lực tương tác điện tích điện mơi (mơi trường đồng tính) Điện mơi mơi trường cách điện Các thí nghiệm chứng tỏ rằng, lực tương tác điện tích điểm đặt điện mơi đồng chất, chiếm đầy khơng gian xung quanh điện tích, giảm ε lần chúng đặt chân khơng: q1 q F =k ε r ε : số điện mơi mơi trường (chân khơng ε = 1) */ Tương tác hai điện tích điểm đứng n - Điểm đặt: Tại điện tích xét - Giá: Là đường thẳng nối hai điện tích - Chiều: lực đẩy hai điện tích dấu, lực hút hai điện tích trái dấu - Độ lớn: F = k q1q εr II Thuyết (e), ĐLBT điện tích Thuyết electron (e) dựa vào cư trú di chuyển e để giải thích tượng điện tính chất điện vật Trong việc vận dụng thuyết e để giải thích tượng nhiễm điện (do cọ xát, tiếp xúc, hưởng ứng), ta thừa nhận có e di chuyển từ vật sang vật từ điểm đến điểm vật - Ngun tử (e) trở thành ion dương (+), ngược lại Ngun tử nhận (e) trở thành ion âm (-) - Vật nhiễm điện âm số (e) nhiều số (p) (thừa e) ngược lại Định luật bảo tồn điện tích + Một hệ lập điện, nghĩa hệ khơng trao đổi điện tích với hệ khác thì, tổng đại số điện tích hệ số Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com + Khi cho hai vật tích điện q1 q2 tiếp xúc với tách chúng điện tích chúng q + q2 q 1/ = q 2/ = 3.Chú ý: Khi điện tích chịu tác dụng nhiều lực: r r r Hợp lực tác dụng lên điện tích Là: F = F1 + F2 + r r r Xét trường hợp có hai lực: F = F1 + F2 r r a Khi F1 hướng với F2 thì: F = F1 + F2 r r r F hướng với F1 , F2 r r b Khi F1 ngược hướng với F2 thì: F = F1 − F2 r  F1 : F1 > F2 r F hướng với  r : F1 < F2 F2 r r c Khi F1 ⊥ F2 thì: F = F12 + F22 F2 r r F hợp với F1 góc α xác định bởi: tan α = F r· α F = 2F1 cos  ÷ d Khi F1 = F2 F ,F2 = α thì: 2 r r α hợp với F1 góc F B BÀI TẬP TỰ LUẬN Dạng 1: XÁC ĐỊNH LỰC TƯƠNG TÁC CỦA CÁC ĐIỆN TÍCH ĐIỂM PP chung:  TH có hai (2) điện tích điểm q1 q2 q1 q - Áp dụng cơng thức định luật Cu_Lơng : F = k (Lưu ý đơn vị đại lượng) ε r - Trong chân khơng hay khơng khí ε = Trong mơi trường khác ε >  TH có nhiều điện tích điểm - Lực tác dụng lên điện tích hợp lực cùa lực tác dụng lên điện tích tạo điện tích lại - Xác định phương, chiều, độ lớn lực, vẽ vectơ lực - Vẽ vectơ hợp lực - Xác định hợp lực từ hình vẽ Khi xác định tổng vectơ cần lưu ý trường hợp đặc biệt tam giác vng, cân, đều, … Nếu khơng xảy trường hợp đặc biệt tính độ dài vec tơ định lý hàm số cosin a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA Chú ý : Điện tích q vật tích điện: q = n.e + Vật thiếu electron (tích điện dương): q = + n.e + Vật thừa electron (tích điện âm): q = – n.e −19 Với: e = 1,6.10 C : điện tích ngun tố n : số hạt electron bị thừa thiếu Bài 1: Hai điện tích điểm dương q1 q2 có độ lớn điện tích 8.10-7 C đặt khơng khí cách 10 cm a Hãy xác định lực tương tác hai điện tích b Đặt hai điện tích vào mơi trường có số điện mơi ε =2 lực tương tác chúng thay đổi ? Để lực tương tác chúng khơng đổi (bằng lực tương tác đặt Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com khơng khí) khoảng cách chúng đặt mơi trường có số điện mơi ε =2 ? Giải: a, AD ĐL Culơng: F =k q1q2 = 0,567 N r12 b, Nếu ε =2 => F2 = 1/2, F1 = 0,288 N c, ADCT: F =k q1q2 r12 => r = kq1q2 = cm F Bài 2: Mỗi prơtơn có khối lượng m= 1,67.10-27 kg, điện tích q= 1,6.10-19C Hỏi lực đẩy hai prơtơn lớn lực hấp dẫn chúng lần ? Bài giải: q2 - Lực đẩy hai prơtơn: F1 = k r m2 - lực hấp dẫn hai prơtơn: F2 = G r F1 kq = - Lập tỉ số: = 1,35.1036 F2 Gm => F1 = 1,35.1036F2 (Lần) Dạng 2: ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH (Xác định độ lớn dấu điện tích.) PP Chung:  Đối với dạng tập này, Hs cần vận dụng định luật bảo tồn điện tích: “ Trong hệ lập điện, tổng đại số điện tích ln ln số” - Khi giải dạng BT cần ý: • Hai điện tích có độ lớn thì: q1 = q • Hai điện tích có độ lớn trái dấu thì: q = −q Hai điện tích thì: q = q Hai điện tích dấu: q q > ⇒ q q = q q • Hai điện tích trái dấu: q q < ⇒ q q = −q q • • Áp dụng hệ thức định luật Coulomb để tìm q q sau tùy điều kiện tốn chúng tìm q1 q2 - Nếu đề u cầu tìm độ lớn cần tìm q ; q *BT cho tích độ lớn đt tổng độ lớn đt AD Hệ phương trình "tổng" "tích" x + y = S có:  x − Sx + P = Tức x.y = P - q + q = a q − a.q + b =  q 1q = b Ví dụ 1: Hai cầu nhỏ tích điện có độ lớn nhau, đặt cách 5cm chân khơng hút lực 0,9N Xác định điện tích hai cầu Giải q q F.r ⇒ Theo định luật Coulomb: F = k q q = k r Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com 0,9.0,05 = 25.10 −14 Mà q1 = q 9.10 −7 = 25.10 −14 q = q = 5.10 C ⇔ q q = nên ⇒ q Do hai điện tích hút nên: q = 5.10 −7 C ; q = −5.10 −7 C hoặc: q = −5.10 −7 C Ví dụ 2: 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 ? Giải - ADCT: F = k Ta có q1q2 r2 kq 2 F1 F = R = ⇒ F2 = = 1, (N) F2 kq 4R Ví dụ 3: Hai cầu nhỏ giống kim loại A B đặt khơng khí, có điện tích q1 = - 3,2.10-7 C q2 = 2,4.10-7 C, cách khoảng 12 cm a) Xác định số electron thừa, thiếu cầu lực tương tác điện chúng b) Cho hai cầu tiếp xúc điện với đặt chỗ cũ Xác định lực tương tác điện hai cầu sau Giải 3,2.10 −7 a) Số electron thừa cầu A: N1 = = 2.1012 (e) 1,6.10 −19 2,4.10 −7 Số electron thiếu cầu B: N2 = = 1,5.1012 (e) 1,6.10 −19 Lực tương tác điện chúng lực hút có độ lớn: |qq | F = 9.109 2 = 48.10-3 N r b) Khi cho hai cầu tiếp xúc với tách ra, điện tích cầu là: q’ = q’2 = q’ = q1 + q2 = - 0,4.10-7 C; lực tương tác điện chúng lực hút có độ lớn: ' ' | q1q2 | F’ = 9.10 = 10-3 N r Ví dụ Hai điện tích q1 q2 đặt cách 20 cm khơng khí, chúng đẩy với lực F = 1,8 N Biết q1 + q2 = - 6.10-6 C |q1| > |q2| Xác định loại điện tích q1 q2 Vẽ véc tơ lực tác dụng điện tích lên điện tích Tính q1 q2 Giải Hai điện tích đẩy nên chúng dấu; q1 + q2 < nên chúng điện tích âm |q q | Fr Ta có: F = 9.109 2  |q1q2| = = 8.10-12; q1 q2 dấu nên |q1q2| = q1q2 = 8.10-12 (1) r 9.109 q1 + q2 = - 6.10-6 (2) Từ (1) (2) ta thấy q1 q2 nghiệm phương trình:  x1 = −2.10 −6 -6 -12 x + 6.10 x + 8.10 =    x2 = −4.10 −6 q1 = −2.10 −6 C q1 = −4.10 −6 C Kết   q2 = −4.10 −6 C q2 = −2.10 −6 C Vì |q1| > |q2|  q1 = - 4.10-6 C; q2 = - 2.10-6 C Dạng 3: Hợp lực nhiều điện tích tác dụng lên điện tích Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com  * Phương pháp: Các bước tìm hợp lực Fo điện tích q1; q2; tác dụng lên điện tích qo: Bước 1: Xác định vị trí điểm đặt điện tích (vẽ hình) Bước 2: Tính độ lớn lực F10 ; F20 q1 q2 tác dụng lên qo   Bước 3: Vẽ hình vectơ lực F10 ; F20  Bước 4: Từ hình vẽ xác định phương, chiều, độ lớn hợp lực Fo + Các trường hợp đặc biệt: Ví dụ 1: Trong chân khơng, cho hai điện tích q = −q = 10 −7 C đặt hai điểm A B cách 8cm Tại điểm C nằm đường trung trực AB cách AB 3cm người ta đặt điện tích q o = 10 −7 C Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên qo Giải: Vị trí điện tích hình vẽ 10 −7 10 −7 = 9.10 = 0,036 N AC 0,05 + Lực q2 tác dụng lên qo: F20 = F10 = 0,036 N ( q = q ) + Do F20 = F10 nên hợp lực Fo tác dụng lên qo: + Lực q1 tác dụng lên qo: F10 = k q 1q Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com Fo = 2F10 cos C1 = 2.F10 cos A = 2.F10 AH AC Fo = 2.0,036 = 57,6.10 −3 N  −3 + Vậy Fo có phương // AB, chiều với vectơ AB (hình vẽ) có độ lớn: Fo = 57,6.10 N Ví dụ 2: Tại điểm A, B cách 10 cm khơng khí, đặt điện tích q = q2 = - 6.10-6 C Xác định lực điện trường hai điện tích tác dụng lên điện tích q = -3.10-8 C đặt C Biết AC = BC = 15 cm Giải: → → - Các điện tích q1 q2 tác dụng lên điện tích q3 lực F1 F2 có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: |qq | F1 = F2 = 9.109 32 = 72.10-3 N AC Lực tổng hợp q1 q2 tác dụng lên q3 là: → → → F = F1 + F2 ; có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: F = F1cosα + F2 cosα = 2F1 cosα AC − AH ≈ 136.10-3 N AC Ví dụ 3: Tại hai điểm A B cách 20 cm khơng khí, đặt hai điện tích q = -3.10-6C, q2 = 8.10-6C Xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích q = 2.10-6C đặt C Biết AC = 12 cm, BC = 16 cm Giải: Các điện tích q1 q2 tác dụng lên điện tích q3 lực → F1 = 2.F1 → F2 có phương chiều hình vẽ, có |qq | F1 = 9.109 32 = 3,75 N; AC | qq | F2 = 9.109 32 = 5,625 N BC độ lớn: → → → Lực tổng hợp q1 q2 tác dụng lên q3 là: F = F1 + F2 ; có phương chiều hình vẽ, có độ lớn: F= F12 + F22 ≈ 6,76 N Dạng 4: ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT ĐIỆN TÍCH PP Chung Khi khảo sát điều kiện cân điện tích ta thường gặp hai trường hợp:  Trường hợp có lực điện: - Xác định phương, chiều, độ lớn tất lực điện tích xét     F1 , F2 , … tác dụng lên điện  - Dùng điều kiện cân bằng: F1 + F2 + = - Vẽ hình tìm kết  Trường hợp có thêm lực học (trọng lực, lực căng dây, …) - Xác định đầy đủ phương, chiều, độ lớn tất lực tác dụng lên vật mang điện mà ta xét - Tìm hợp lực lực học hợp lực lực điện      - Dùng điều kiện cân bằng: R + F =  R = − F (hay độ lớn R = F) Cụ Thể: Hai điện tích q1 ; q2 đặt hai điểm A B, xác định điểm C đặt điện tích qo để qo cân bằng: - Điều kiện cân điện tích qo : Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com r r r r r r ⇔ F10 = − F20 Fo = F10 + F20 =    F10 ↑↓ F20 (1) ⇒  (2)  F10 = F20 + Trường hợp 1: q1 ; q2 dấu: Từ (1) ⇒ C thuộc đoạn thẳng AB: AC + BC = AB (*) + Trường hợp 2: q1 ; q2 trái dấu: Từ (1) ⇒ C thuộc đường thẳng AB: AC − BC = AB (* ’) 2 - Từ (2) ⇒ q2 AC − q1 BC = (**) - Giải hệ hai pt (*) (**) (* ’) (**) để tìm AC BC * Nhận xét: Biểu thức (**) khơng chứa qo nên vị trí điểm C cần xác định khơng phụ thuộc vào dấu độ lớn qo - Điều kiện cân q0 chịu tác dụng q1, q2, q3:  + Gọi F0 tổng hợp lực q1, q2, q3 tác dụng lên q0:      F0 = F10 + F20 + F30 =   + Do q0 cân bằng: F0 =           F ↑↓ F30 F10 + F20 + F30 = 0 ⇒     ⇒ F + F30 = ⇔   F = F10 + F20  F = F30 Ví dụ 1: Hai điện tích điểm q1 = q2 = -4 10-6C, đặt A B cách 10 cm khơng khí Phải đặt điện tích q3 = 10-8C đâu để q3 nằm cân bằng? Giải: - Gọi lực q1 t/d lên qu3u ;urlực q2 t/d lên q3 F2 rlà F1u - Để q3 nằm cân bằng: F1 = − F2 r - Vì q1 = q2 dấu nên điểm C phải nằm khoảng AB => r1 = r2 = = cm Ví dụ 2: Hai điện tích q1 = 10-8 C, q2= -8 10-8 C đặt A B khơng khí, AB = cm.Một điện tích q3 đặt C Hỏi: a C đâu để q3 cân bằng? b Dấu độ lớn q3 để q1 q2 cân ? Giải: a, - Gọi lực q1 t/d lênuu rq3 uFur1; lực q2 t/d lên q3 F2 - Để q3 nằm cân bằng: F1 = − F2 - Vì q1 ≠ q2 trái dấu nên điểm C phải nằm ngồi khoảng AB - Vì q2 = 4q1 => r2 = 2r1 Vậy điểm C nằm cách điểm A, B là: r1 = CA= cm; r2 = CB= 16 cm b, ADCT: F = k q1q2 r Vì r2 = 2r1và q2 = 4q1 => q3 = q1 Tức là: q3 = ± 10-8 C Ví dụ Có hai điện tích điểm q 4q đặt cách khoảng r Cần đặt điện tích thứ ba Q đâu có dấu để để hệ ba điện tích nằm cân bằng? Xét hai trường hợp: a) Hai điện tích q 4q giữ cố định b) hai điện tích q 4q để tự Giải: a) Trường hợp điện tích q 4q giữ cố định: q 4q dấu nên để cặp lực q 4q tác dụng lên q cặp lực trực đối Q phải nằm đoạn thẳng nối điểm đặt q 4q Gọi x khoảng cách từ q đến Q ta có: Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com | 4qQ | | qQ | r  x = = 9.10 (r − x) x r 2r Vậy Q phải đặt cách q khoảng cách cách 4q khoảng cách ; với q có độ lớn dấu tùy ý 3 b) Trường hợp điện tích q 4q để tự do: ngồi điều kiện khoảng cách câu a cần có thêm điều kiện: cặp lực Q 4q tác dụng lên q phải cặp lực trực đối, đồng thời cặp lực q Q tác dụng lên 4q cặp lực trực đối Để thỏa mãn điều kiện Q phải trái dấu với q và: | q.Q | | q.4q | 4q 9.10  r  = 9.109  Q =   r 3 9.109 Ví dụ 4: Cho hai điện tích điểm q 1=16 µC q2 = -64 µC đặt hai điểm A B chân khơng cách AB = 100cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích điểm q 0=4 µC đặt tại: a Điểm M: AM = 60cm, BM = 40cm b Điểm N: AV = 60cm, BN = 80cm Hướng dẫn giải: a Vì MA + MB = AB điểm M, A, B thẳng hàng M nằm AB Lực điện tổng hợp tác dụng lên q0: r r r F = F10 + F20 r r M F10 q0 q1 Vì F10 hường với F20 nên: F = F10 + F20 = k r r r F hường với F10 F20 r A q2 q1q qq + k 02 = 16N AM BM r F10 b Vì NA + NB2 = AB2 ⇒ ∆NAB vng r r r N Hợp lực tác dụng lên q0 là: F = F10 + F20 q N F = F + F = 3,94V r F hợp với NB góc α : F10 = 0,44 ⇒ α = 240 tan α = F20 10 r r F20 F 20 r F20 q1 A r F q2 B Bài 8: Một cầu nhỏ có khối lượng m = 1,6g, tích điện q = 2.10 -7C treo sợi dây tơ mảnh Ở phía cần phải đạt điện tích q2 để lực căng dây giảm nửa Hướng dẫn giải: Lực căng sợi dây chưa đặt điện tích: T = P = mg Lực căng sợi dây đặt điện tích: T = P – F = ur T u r P ⇒F= P qq P mg mgr ⇔ k 12 = ⇒q= = 4.10−7 C r 2kq1 Vậy q2 > có độ lớn q2 = 4.10-7C Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com C TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN HS: Ghi nhớ, tiếp thu Câu 1.Một hệ lập gồm vật trung hồ điện ta làm cho chúng nhễm điện trái dấu có độ lớn bắng bắng cách A.Cho chúng tiếp xúc với B.Cọ xát chúng với C.Đặt vật lại gần D.Cả A ,B ,C Câu 2.Lực tương tác tĩnh điện Cuolomb áp dụng trường hợp (Chọn câu nhất) A.Hai vật tích điện cách khoảng lớn kích thước chúng B Hai vật tích điện cách khoảng nhỏ kích thước chúng C.Hai vật tích điện coi điện tích điểm đứng n D Hai vật tích điện coi điện tích điểm đứng n hay CĐ Câu 3.Chọn câu trả lời Nếu tăng khoảng cách điện tích điểm độ lớn điện tích điểm lên lần lực tương tác tĩnh điện chúng : A.Khơng thay đổi B.giảm lần C.Tăng lên lần D.Tăng lên lần Câu :Cọ xát êbơnit vào miếng dạ, êbơnit tích điện âm A Electron chuyển từ bơnit sang B Electron chuyển từ sang bơnit C Prơtơn chuyển từ sang bơnit D Prơtơn chuyển từ bơnit sang Câu 5: Cách biểu diễn lực tương tác hai điện tích đứng n sau sai? A B C D Câu Cọ xát êbơnit vào miếng dạ, êbơnit tích điện âm A Electron chuyển từ bơnit sang B Electron chuyển từ sang bơnit C Prơtơn chuyển từ sang bơnit D Prơtơn chuyển từ bơnit sang Câu 7:Nếu tăng khoảng cách hai điện tích điểm lên lần lực tương tác tĩnh điện chúng A Tăng lần B Tăng lần C Giảm lần D Giảm lần Câu Câu phát biểu sau đúng? A Electron hạt sơ cấp mang điện tích 1,6.10-19 C B Độ lớn điện tích ngun tố 1,6.1019 C C Điện tích hạt nhân số ngun lần điện tích ngun tố D Tất hạt sơ cấp mang điện tích Câu Đưa kim loại trung hồ điện đặt giá cách điện lại gần cầu tích điện dương Sau đưa kim loại thật xa cầu kim loại A có hai tích điện trái dấu B tích điện dương C tích điện âm D trung hồ điện Câu 10 :Hai hạt bụi khơng khí, hạt chứa 5.108 electron cách cm Lực đẩy tĩnh điện hai hạt A 1,44.10-5 N B 1,44.10-6 N C 1,44.10-7 N D 1,44.10-9 N Câu 11: Một bơnit cọ xát với (cả hai lập với vật khác) thu điện tích -3.10-8 C Tấm có điện tích A -3.10-8 C B -1,5.10-8 C C 3.10-8 C D -6 Câu 12: Lực hút tĩnh điện hai điện tích 2.10 N Khi đưa chúng xa thêm cm lực hút 5.10-7 N Khoảng cách ban đầu chúng A cm B cm C cm D cm Câu 13: Hai điện tích điểm đứng n khơng khí cách khoảng r tác dụng lên lực có độ lớn F Khi đưa chúng vào dầu hoả có số điện mơi ε = giảm khoảng r cách chúng độ lớn lực tương tác chúng A 18F B 1,5F C 6F D 4,5F Câu 14: Hai điện tích q1 = q, q2 = -3q đặt cách khoảng r Nếu điện tích q tác dụng lực điện lên điện tích q2 có độ lớn F lực tác dụng điện tích q2 lên q1 có độ lớn Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com A F B 3F C 1,5F D 6F Câu 15: Lực tương tác tĩnh điện hai điện tích điểm đứng n đặt cách khoảng cm F Nếu để chúng cách cm lực tương tác chúng A 4F B 0,25F C 16F D 0,5F Câu 16: Hai cầu nhỏ có kích thước giống tích điện tích q = 8.10-6 C q2 = -2.10-6 C Cho hai cầu tiếp xúc với đặt chúng cách khơng khí cách 10 cm lực tương tác chúng có độ lớn A 4,5 N B 8,1 N C 0.0045 N D 81.10-5 N Câu 17: Hai điện tích dương q1 = q q2 = 4q đạt hai điểm A, B khơng khí cách 12 cm Gọi M điểm đó, lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q Điểm M cách q1 khoảng A cm B cm C cm D cm Câu 18 Hai cầu nhỏ có kích thước giống tích điện tích q = 8.10-6 C q2 = -2.10-6 C Cho hai cầu tiếp xúc với đặt chúng cách khơng khí cách 10 cm lực tương tác chúng có độ lớn A 4,5 N B 8,1 N C 0.0045 N D 81.10-5 N Câu 19: Hai điện tích điểm q1 = +3 (µC) q2 = -3 (µC),đặt dầu (ε= 2) cách khoảng r = (cm) Lực tương tác hai điện tích là: A lực hút với độ lớn F = 45 (N) B lực đẩy với độ lớn F = 45 (N) C lực hút với độ lớn F = 90 (N) D lực đẩy với độ lớn F = 90 (N) -7 -7 Câu 20: Hai cầu nhỏ có điện tích 10 (C) 4.10 (C), tương tác với lực 0,1 (N) chân khơng Khoảng cách chúng là: A r = 0,6 (cm) B r = 0,6 (m) C r = (m) D r = (cm) 10 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com Ví dụ 3: Một điện tích điểm q = 10-7 C đặt điểm M điện trường điện tích điểm Q, chịu tác dụng lực F = 3.10-3 N Cường độ điện trường điện tích điểm Q gây M có độ lớn ? F Giải: ADCT: E = = 104 V/m q Dạng 2: Ngun lí chồng chất điện trường.Điện trường bị triệt tiêu: Phương pháp giải tốn xác định cường độ điện trường tổng hợp điểm nhiều điện tích gây ra: B1: XĐ vị trí điểm k/sát tìm điện trường thành phần xuất điểm đó(nếu vẽ hình) B2:XĐ điện trường tổng hợp điểm k/sát theo ngun lí chồng chất điện trường(viết dạng vec tơ) B3:xđ giá trị điện trường điểm khảo sát cách biến phương trình vec tơ thành phương trình đại số B4:biện luận kết luận kết thu Ví dụ 1: Cho q1 =4.1010 C, q2 = -4 10-10 C, đặt A B ko khí biết AB = cm XĐ vectơ  E tại: a H, trung điểm AB b M, MA = cm, MB = cm c N, biết NAB tam giác Giải: - Gọi CĐ ĐT q1 gây E1; CĐ ĐT q2 gây E2 - Theo ngun lí chồng chất điện trường: E = E1 + E2 a, Vì E1, E2 véc tơ phương, chiều nên: E = E1 + E2 Q ADCT: E = k Thay q1 =4.1010 C, q2 = -4 10-10 C, r1 = r2 =1cm => Ta có: E = 72 103 V/m ε r b, Tương tự ý a, - Vì E1, E2 véc tơ phương, ngược chiều nên: E = E1 - E2 Q ADCT: E = k Thay r1 = 1cm; r2 = cm Ta có: E = 103 V/m ε r c, Vì q1 = q2 v r1 = r2 => E1 = E2 Q Vẽ hình ta có: E = E1 = E2 = E = k Thay số: E = 103 V/m ε r Ví dụ 2: Hai điện tích q1 = 10-8 C, q2 = -8 10-8 C đặt A B khơng khí biết AB = cm Tìm vectơ cường độ điện trường C đường trung trực AB cách AB cm, suy lực t/d lên điện tích q = 10-9 C đặt C Giải: - Vẽ hình - Ta có: r1 = r2 = r = AH + AC = cm Vì q1 = q2 r1 = r2 => E1 = E2 - Từ hình vẽ ta có: E = E1cosα AH 2 E1 = = => E = E1 = AC 4 Q Tính E1 theo CT: E = k Thay số đđược: E≈ 12,7 105 V/m ε r F b, Tính F: ADCT: E = => F = E.q = 25,4 10-4 N q Phương pháp giải tốn xác định vị trí mà cường độ điện trường tổng hợp bị triệt tiêu: Với cos α = 13 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com B1: XĐvị trí điểm k/sát tìm điện trường thành phần xuất điểm đó(nếu vẽ hình) B2: XĐ điện trường tổng hợp điểm k/sát theo ngun lí chồng chất điện trường(viết dạng vec tơ) - Tại vị trí mà điện trường tổng hợp bị triệt tiêu ta có: n uuu ur ur ur ur r r E M = E1M + E M + + E nM = ∑ EiM = i =1 - Khi đó,lực điện tác dụng lên điện tích diểm đặt n uuu ur ur ur ur r r F M = F 1M + F M + + F nM = ∑ FiM = i =1 B3: XĐ vị trí điểm khảo sát dựa vào điều kiện suy từ phương trình cho điện trường tổng hợp B4:gọi ẩn tìm nghiệm cách biến phương trình vec tơ thành phương trình đại số B5:biện luận kết luận kết thu Ví dụ: Cho hai điện tích điểm q1 q2 đặt A B khơng khí, AB = 100 cm Tìm điểm C mà cường độ điện trường khơng với: a q1= 36 10-6C, q2= 10-6C -6 b q1= - 36 10 C, q2= 10-6C Giải: Gọi CĐ ĐT q1 gây E1; CĐ ĐT q2 gây E2 - Theo ngun lí chồng chất điện trường: E = E1 + E2 uu r uur - Để Ec = => E1 = − E2 E1 = E2 a, - Vì q1, q2 > nn điểm C phải nằm khoảng AB Q - ADCT: E = k Vì q1 = 9q2 ==> r1 = 3r2 = 3/4AB => r1 = CA= 75cm, r2 = CB= 25cm ε r b, Tương tự ý a; - Vì q1< q2 > v q1>q2 nn điểm C phải nằm ngoi khoảng AB v gần điểm A Q - ADCT: E = k Vì độ lớn q1 = 9q2 ==> r1 = 3r2 => r1 = CA= 150 cm, r2 = CB= 50 cm ε r C CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Câu Câu phát biểu sau chưa đúng? A Qua điểm điện trường vẽ đường sức B Các đường sức điện trường khơng cắt C Đường sức điện trường đường thẳng D Đường sức điện trường tĩnh khơng khép kín Cho hình thoi tâm O, cường độ điện trường O triệt tiêu bốn đỉnh hình thoi đặt A điện tích độ lớn B điện tích đỉnh kề khác dấu C điện tích đỉnh đối diện dấu độ lớn D điện tích dấu Câu 3: Đặt hai điện tích hai điểm A B Để cường độ điện trường hai điện tích gây trung điểm I AB hai điện tích A dương B âm C độ lớn dấu D độ lớn trái dấu Câu : Gọi F lực điện mà điện trường có CĐ điện trường E tác dụng lên điện tích thử q tăng q lên gấp đơi E F thay đổi ntn ? A.Cả E F tăng gấp đơi B.Cả E F khơng đổi C.E tăng gấp đơi , F khơng đổi D.E khơng đổi , F tăng gấp đơi Câu ,Đại lương khơng liên quan đến cường độ điện trường điện tích điểm Q điểm 14 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com A.Điện tích Q B.Điện tích thử q C.Khoảng cách r tử Q đến q D.Hằng số điện mơi mơi trường  Câu Đặt một điện tích âm vào điện trường có vectơ cường độ điện trường E Hướng lực điện tác dụng lên điện tích?   A.Ln hướng với E B.Vng gốc với E  C.Ln ngược hướng với E D.Khơng có trường hợp  Câu Đặt một điện tích dương vào điện trường có vectơ cường độ điện trường E Hướng lực điện tác dụng lên điện tích?   A.Ln hướng với E B.Vng gốc với E  C.Ln ngược hướng với E D.Khơng có trường hợp Câu 8: Phát biểu sau khơng đúng? A Điện trường tĩnh hạt mang điện đứng n sinh B Tính chất điện trường tác dụng lực điện lên điện tích đặt C Véctơ cường độ điện trường điểm ln phương, chiều với vectơ lực điện tác dụng lên điện tích đặt điểm điện trường D Véctơ cường độ điện trường điểm ln phương, chiều với vectơ lực điện tác dụng lên điện tích dương đặt điểm điện trường Câu 9: Đặt điện tích dương, khối lượng nhỏ vào điện trường thả nhẹ Điện tích chuyển động: A dọc theo chiều đường sức điện trường B ngược chiều đường sức điện trường C vng góc với đường sức điện trường D theo quỹ đạo Câu 10: Đặt điện tích âm, khối lượng nhỏ vào điện trường thả nhẹ Điện tích chuyển động: A dọc theo chiều đường sức điện trường B ngược chiều đường sức điện trường C vng góc với đường sức điện trường D theo quỹ đạo Câu 11: Phát biểu sau tính chất đường sức điện khơng đúng? A Tại điểm điện tường ta vẽ đường sức qua B Các đường sức đường cong khơng kín C Các đường sức khơng cắt D Các đường sức điện ln xuất phát từ điện tích dương kết thúc điện tích âm Câu 12: Phát biểu sau khơng đúng? A Điện phổ cho ta biết phân bố đường sức điện trường B Tất đường sức xuất phát từ điện tích dương kết thúc điện tích âm C Cũng có đường sức điện khơng xuất phát từ điện tích dương mà xuất phát từ vơ D Các đường sức điện trường đường thẳng song song cách Câu 13: Cơng thức xác định cường độ điện trường gây điện tích Q < 0, điểm chân khơng, cách điện tích Q khoảng r là: Q Q Q Q A E = 9.10 B E = −9.10 C E = 9.10 D E = −9.10 r r r r Câu 14: Một điện tích đặt điểm có cường độ điện trường 0,16 (V/m) Lực tác dụng lên điện tích 2.10-4 (N) Độ lớn điện tích là: A q = 8.10-6 ( µ C) B q = 12,5.10-6 ( µ C) C q = 1,25.10-3 (C) D q = 12,5 ( µ C) Câu 15: Cường độ điện trường gây điện tích Q = 5.10 -9 (C), điểm chân khơng cách điện tích khoảng 10 (cm) có độ lớn là: A E = 0,450 (V/m) B E = 0,225 (V/m) C E = 4500 (V/m) D E = 2250 (V/m) 15 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com Câu 16: Ba điện tích q giống hệt đặt cố định ba đỉnh tam giác có cạnh a Độ lớn cường độ điện trường tâm tam giác là: Q Q Q A E = 9.10 B E = 3.9.10 C E = 9.9.10 D E = a a a Câu 17: Cường độ điện trường tạo điện tích điểm cách cm 10 V/m Tại vị trí cách điện tích cường độ điện trường 4.105 V/m? A cm B cm C cm D cm Câu 18: Cường độ điện trường điện tích +Q gây điểm A cách khoảng r có độ lớn E Nếu thay điện tích -2Q giảm khoảng cách đến A nửa cường độ điện trường A có độ lớn A 8E B 4E C 0,25E D E Câu 19 Một điện tích Q >0 gây A cường độ điện trường 200V/m , đặt A điện tích q = 2.108 C Lực điện trường tác dụng lên điện tích q A 4.10-6 N , hướng xa Q B.4.106 N , hướng vào Q -6 C.4.10 , Hướng vào Q D 4.106 N , hướng xa Q Câu 20: Một điện tích q = 5.10-9 (C) đặt điểm A Xác định cường độ điện trường q điểm B cách A khoảng 10cm có độ lớn: A 5000V/m B 4500V/m C 9000V/m D 2500V/m Câu 21: Một điện tích điểm Q = - 2.10-7 C, đặt điểm A mơi trường có số điện mơi ε = → Véc tơ cường độ điện trường E điện tích Q gây điểm B với AB = cm có A phương AB, chiều từ A đến B, độ lớn 2,5.105 V/m B phương AB, chiều từ B đến A, độ lớn 1,5.104 V/m C phương AB, chiều từ B đến A, độ lớn 2,5.105 V/m D phương AB, chiều từ A đến B, độ lớn 2,5.104 V/m Câu 22: Đặt điện tích có độ lớn q đỉnh hình vng ABCD cạnh a với điện tích dương A C, điện tích âm B D Cường độ điện trường giao điểm hai đường chéo hình vng có độ lớn 4kq 4kq kq A E = B E = C E = D E = ε a ε a ε a Câu 23: Quả cầu nhỏ khối lượng m = 25 g, mang điện tích q = 2,5.10 -9 C treo sợi dây khơng dãn, khối lượng khơng đáng kể đặt vào điện trường với cường độ điện → trường E có phương nằm ngang có độ lớn E = 10 V/m Góc lệch dây treo so với phương thẳng đứng A 300 B 450 C 600 D 750 Câu 24: Hai điện tích điểm q1 = 0,5 (nC) q2 = - 0,5 (nC) đặt hai điểm A, B cách (cm) khơng khí Cường độ điện trường trung điểm AB có độ lớn là: A (V/m) B 5000 (V/m) C 10000 (V/m) D 20000 (V/m) -8 -8 Câu 25: Hai điện tích điểm q1 = 2.10 (C) q2 = - 2.10 (C) đặt hai điểm A B cách đoạn a = 30 (cm) khơng khí Cường độ điện trường điểm M cách A B khoảng a có độ lớn là: A 2000 (V/m) B.4500 (V/m) C.18000 (V/m) D.9000 (V/m) -9 -9 Câu 26: Hai điện tích q1 = 5.10 (C), q2 = - 5.10 (C) đặt hai điểm cách 10 (cm) chân khơng Độ lớn cường độ điện trường điểm nằm đường thẳng qua hai điện tích cách hai điện tích là: A E = 18000 (V/m) B E = 36000 (V/m) C E = 1,800 (V/m) D E = (V/m) -6 -6 Câu 27: Cho hai điện tích điểm q1= 36 10 C q2= 4.10 C đặt A B không khí, AB = 100 cm Tìm điểm C mà cường độ điện trường không: A r1 = CA= 75cm, r2 = CB= 25cm B r1 = CA= 25cm, r2 = CB= 75cm C r1 = CA= 30 cm, r2 = CB= 70cm D r1 = CA= 70cm, r2 = CB= 30cm 16 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com Câu 28: Hai điện tích q1 = q2 = 5.10-16 (C), đặt hai đỉnh B C tam giác ABC cạnh (cm) khơng khí Cường độ điện trường đỉnh A tam giác ABC có độ lớn là: A E = 1,2178.10-3 (V/m) B E = 0,6089.10-3 (V/m) C E = 0,3515.10-3 (V/m) D E = 0,7031.10-3 (V/m) Câu 29: Hai điện tích q1 = 5.10-9 (C), q2 = - 5.10-9 (C) đặt hai điểm cách 10 (cm) chân khơng Độ lớn cường độ điện trường điểm nằm đường thẳng qua hai điện tích cách q1 (cm), cách q2 15 (cm) là: A E = 16000 (V/m) B E = 20000 (V/m) C E = 1,600 (V/m) D E = 2,000 (V/m) -16 -16 Câu 30: Hai điện tích q1 = 5.10 (C), q2 = - 5.10 (C), đặt hai đỉnh B C tam giác ABC cạnh (cm) khơng khí Cường độ điện trường đỉnh A tam giác ABC có độ lớn là: A E = 1,2178.10-3 (V/m) B E = 0,6089.10-3 (V/m) C E = 0,3515.10-3 (V/m) D E = 0,7031.10-3 (V/m) 17 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com Buổi BUỔI 3: CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ TỤ ĐIỆN A KIẾN THỨC CƠ BẢN I CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ Cơng lực điện trường * Đặc điểm: Cơng lực điện tác dụng lên tác dụng lên điện tích khơng phụ thuộc vào dạng quỹ đạo mà phụ thuộc vào điểm đầu điểm cuối quỹ đạo (vì lực điện trường lực thế) * Biểu thức: AMN = qEd Trong đó, d hình chiếu quỹ đạo lên phương đường sức điện Chú ý: - d > hình chiếu chiều đường sức - d < hình chiếu ngược chiều đường sức Liên hệ cơng lực điện hiệu điện tích AMN = WM - WN Điện Hiệu điện - Điện điểm M điện trường đại lượng đặc trưng cho điện trường phương diện tạo đặt điện tích q Cơng thức: VM = AM∞ q - Hiệu điện điểm điện trường đại lượng đặc trưng cho khả thực cơng điện trường có điện tích di chuyển điểm UMN = VM – VN = AMN q Liên hệ cường độ điện trường hiệu điện E= U d II TỤ ĐIỆN GHÉP TỤ ĐIỆN 1.Tụ điện - Định nghĩa: Hệ vật dẫn đặt gần nhau, vật tụ Khoảng khơng gian chân khơng hay điện mơi Tụ điện dùng để tích phóng điện mạch điện - Tụ điện phẳng: có tụ kim loại phẳng có kích thước lớn ,đặt đối diện nhau, song song với 18 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com Điện dung tụ điện - Là đại lượng đặc trưng cho khả tích điện tụ: C= Q U (Đơn vị F, mF….) - Cơng thức tính điện dung tụ điện phẳng: C= ε S Với S phần diện tích đối diện 9.10 9.4π d Ghép tụ điện Cách mắc : GHÉP NỐI TIẾP GHÉP SONG SONG Bản thứ hai tụ nối với thứ Bản thứ tụ nối với thứ Điện tích tụ 2, tiếp tục QB = Q1 = Q2 = … = Qn tụ 2, 3, … QB = Q1 + Q2 + … + Qn Hiệu điện UB = U1 + U2 + … + Un UB = U1 = U2 = … = Un Điện dung 1 1 = + + + C B C1 C Cn CB < C1, C2 … Cn CB = C + C + … + C n Ghi CB > C1, C2, C3 Năng lượng tụ điện - Khi tụ điện tích điện hai tụ có điện trường tụ điện dự trữ lượng Gọi lượng điện trường tụ điện - Cơng thức: W = Q.U C U Q = = 2 2C B BÀI TẬP LUYỆN TẬP I CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ Dạng 1: Tính cơng lực điện tích di chuyển Phương pháp: sử dụng cơng thức sau: AMN = qEd Chú ý: - d >0 hình chiếu chiều đường sức - d < hình chiếu ngược chiều đường sức AMN = WtM - WtN = WđN - WđM AMN = UMN q = (VM – VN ).q Chú ý: Dấu cơng phụ thuộc vào dấu q U góc hợp chiều chuyển dời chiều đường sức Dạng 2: Tìm điện hiệu điện Phương pháp: sử dụng cơng thức sau 19 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com Cơng thức tính điện : VM = AM ∞ q Chú ý : Người ta ln chọn mốc điện mặt đất vơ ( ) Cơng thức hiệu điện thế: U MN = A MN = VM – VN q Cơng thức liên hệ cường độ điện trường hiệu điện điện trường E= U d Chú ý: Trong điện trường, vector cường độ điện trường có hướng từ nơi có điện cao sang nơi có điện thấp Ví dụ 1: Một e di chuyển đoạn 0,6 cm từ điểm M đến điểm N dọc theo đường sức điện điện trường lực điện sinh cơng 9,6.10-18J Tính cường độ điện trường E Tính cơng mà lực điện sinh e di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến điểm P theo phương chiều nói trên? Tính hiệu điện UMN; UNP Tính vận tốc e tới P Biết vận tốc e M khơng Hướng dẫn: Ta có: AMN = q.E M ' N ' AMN > 0; q < 0; E > nên M ' N ' < tức e ngược chiều đường sức AMN 9, 6.10−18 E = = = 104 (V / m) => M N = - 0,006 (m) Cường độ điện trường: −19 q.M ' N ' ( −1, 6.10 ) ( −0, 006 ) ' ' Ta có: N ' P ' = - 0,004m => ANP = q.E N ' P ' = (-1,6.10-19).104.(-0,004) = 6,4.10-18 J Hiệu điện thế: U MN AMN 9,6.10-18 = = = −60(V ) q -1,6.10-19 U NP = ANP 6,4.10-18 = = −40(V ) q -1,6.10-19 Vận tốc e tới P là: Áp dụng định lý động năng: AMP = WđP – WđN => WđP = AMN +ANP = 16.10-18 J ⇒v= 2WdP 2.16.10−18 = ≈ 5,9.106 (m / s ) −31 m 9,1.10 Ví dụ 2: Hiệu điện hai điểm M, N điện trường UMN = 100V a) Tính cơng điện trường làm dịch chuyển proton từ M đến N b) Tính cơng điện trường làm dịch chuyển electron từ M đến N c) Nêu ý nghĩa khác kết tính theo câu a câu b 20 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com Hướng dẫn: a Cơng điện trường thực proton dịch chuyển từ M đến N A1 = qp.U MN = 1,6.10−19.100 = 1,6.10−17 J b Cơng điện trường thực electron dịch chuyển từ M đến N A2 = qe.U MN = −1,6.10−19.100 = −1,6.10−17 J c A1 > 0, có nghĩa điện trường thực làm việc dịch chuyển proton từ M đến N A2 < 0, điện trường chống lại dịch chuyển đó, muốn đưa electron từ M đến N ngoại lực phải thực cơng 1,6.10-17 J II TỤ ĐIỆN GHÉP TỤ ĐIỆN Dạng 1: Tính điện dung, điện tích, hiệu điện lượng tụ điện Phương pháp: sử dụng cơng thức sau - Cơng thức định nghĩa : C(F) = Q => Q = CU U - Điện dung tụ điện phẳng : C = - Cơng thức: W = εS 4kπd Q.U C.U Q2 = = 2 2C Chú ý: Nối tụ vào nguồn: U = số; Ngắt tụ khỏi nguồn: Q = số Dạng 2: Ghép tụ điện Phương pháp: Đại lượng Điện tích Hiệu điện Điện dung Ghép nối tiếp Q = Q1= Q2=…= Qn U = U1 + U2 +…+ Un Ghép song song Q = Q1 + Q2+….+Qn U = U1 = U2 =…= Un 1 1 = + + + C b C1 C Cn Cb = C1 + C2 + …+ Cn Các trường hợp đặc biệt: a Ghép nối tiếp: Cb < C i + Nếu C1 = C2 = …= Cn = C=> Cb = + C1ntC2 => Cb = C U ; U1 = U2 = = Un = => U = nUi n n C1 C C1 + C + C1ntC2ntC3 => Cb = C1 C C C1C + C C + C1C b Ghép song song: Cb > Ci Nếu C1 = C2= …= Cn = C=> Cb = nC ; Q1 = Q2 = ….= Qn => Qb = nQi Ví dụ 1: Một tụ điện phẳng có điện mơi khơng khí; khoảng cách d = 0,5 cm; diện tích 36 cm2 Mắc tụ vào nguồn điện có hiệu điện U=100 V Tính điện dung tụ điện điện tích tích tụ 21 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com Tính lượng điện trường tụ điện Nếu người ta ngắt tụ điện khỏi nguồn nhúng chìm hẳn vào điện mơi lỏng có số điện mơi ε = Tìm điện dung tụ hiệu điện tụ Nếu người ta khơng ngắt tụ khỏi nguồn đưa tụ vào điện mơi lỏng phần Tính điện tích hđt tụ Hướng dẫn: Điện dung tụ điện: ε S 36.10−4 10−2 C= = = (F ) 9.109.4π d 9.109.4π 0, 005 5.π Điện tích tích tụ: Q = C.U = 10−2 100 = (C ) 5.π 5.π Năng lượng điện trường: W = 1 10−2 10 CU = 10 = (J ) 2 5.π π Khi nhúng tụ vào dung mơi có: ε =  C’ = 2C = 2.10−2 (F ) 5.π Khi ngắt tụ khỏi nguồn  tụ điện trở thành hệ lập  điện tích tụ khơng thay đổi: => Q’ = Q => C’U’ = CU => U ' = C U U = = 50(V ) C' Khi khơng ngắt tụ khỏi nguồn  hiệu điện tụ khơng thay đổi: Q' Q C' = ⇒ Q ' = Q = 2Q = (C ) C' C C 5.π Ví dụ 2: Cho tụ điện mắc hình vẽ C = µ F, C2 = µ F , C3 = 3,6 µ F C4 = µ F Mắc => U’ = U = 100V=> cực AB vào hiệu điện U = 100V Tính điện dung tụ điện tích tụ Nếu hiệu điện giới hạn tụ C 1,2,3 (CAM) 40V; hiệu điện giới hạn tụ C 60V Thì hiệu điện tối đa đặt vào đầu mạch điện để tụ khơng bị đánh thủng? Hướng dẫn: Cấu tạo mạch điện: ( C1 nt C ) //C3  nt C Điện dung tụ: C12 = C1C2 6.4 = = 2, ( µF ) C1 + C2 + C AM = C12 + C3 = 2, + 3, = ( µF ) C AB = C AM C4 6.6 = = ( µF ) C AM + C4 + A C1 C2 C3 M C4 B Điện tích tụ: 22 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com QAB = C AB U AB = 3.10−6.100 = 3.10−4 (C ) = QAM = Q4 U AM = QAM 3.10−4 = = 50(V ) = U12 = U C AM 6.10−6 Q3 = C3 U = 3, 6.10−6.50 = 1,8.10−4 (C ) Q12 = C12 U12 = 2, 4.10−6.50 = 1, 2.10−4 (C ) = Q1 = Q2 Điện tích cực đại tích tụ CAM C4 là: QmaxAM = CAM.UmaxAM = 6.10-6.40 = 24.10-5(C) Qmax4 = C4.Umax4 = 6.10-6.60 = 36.10-5(C) Mà thực tế ta có CAM; C4 mắc nối tiếp nên để khơng có tụ bị đánh thủng thì: QAM = Q4 ≤ ( Q maxAM ;Q max4 ) Điện tích tối đa bộ: QAB = QAM = Q4 = QmaxAM = 24.10-5(C) Hiệu điện tối đa đặt vào đầu mạch điện là: U AB = QAB 24.10−5 = = 80(V ) C AB 3.10−6 Ví dụ 3: Cho tụ hình vẽ, biết C1 = µ F ; C2 = µ F ; C3 =3 µ F a) Tính điện dung tương đương tụ b) Đặt vào hai đầu AB hiệu điện U = 8V C3 C2 B A Tính hiệu điện điện tích tụ C1 Hướng dẫn: a Điện dung tương đương tụ Ta có: C23 = C2.C3 6.3 = = 2µ F C2 + C3 + - Điện dung tương đương: Cb = C1 +C23 = 10 µ F b.Hiệu điện hai tụ C1 là: U1 = U = 8V - Điện tích tụ C1: Q1 = C1.U = 6,4.10-5 C - Điện tích tụ C2 C3: Q2 = Q3 = C23.U = 1,6.10-5 C - Hiệu điện hai tụ C2: U2 = Q2 = 2,67V C2 - Hiệu điện hai tụ C3 là: U3 = U – U2 = 5,33 V C CÁC CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM THEO CHỦ ĐỀ I CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ Bài 1: Cơng thức xác định cơng lực điện trường làm dịch chuyển điện tích q điện trường E A = qEd, d là: A khoảng cách điểm đầu điểm cuối B khoảng cách hình chiếu điểm đầu hình chiếu điểm cuối lên đường sức 23 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com C độ dài đại số đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên đường sức, tính theo chiều đường sức điện D độ dài đại số đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên đường sức Bài 2: Phát biểu sau khơng đúng? A Cơng lực điện tác dụng lên điện tích khơng phụ thuộc vào dạng đường điện tích mà phụ thuộc vào vị trí điểm đầu điểm cuối đoạn đường điện trường B Hiệu điện hai điểm điện trường đại lượng đặc trưng cho khả sinh cơng điện trường làm dịch chuyển điện tích hai điểm C Hiệu điện hai điểm điện trường đại lượng đặc trưng cho điện trường tác dụng lực mạnh hay yếu đặt điện tích thử hai điểm D Điện trường tĩnh trường Bài 3: Hai điểm M N nằm đường sức điện trường có cường độ E, hiệu điện M N UMN, khoảng cách MN = d Cơng thức sau khơng đúng? A UMN = VM – VN B UMN = E.d C AMN = q.UMN D E = UMN.d Bài 4: Một điện tích q chuyển động điện trường khơng theo đường cong kín Gọi cơng lực điện chuyển động A A A > q > B A > q < C A = trường hợp D A ≠ dấu A chưa xác định chưa biết chiều chuyển động q Bài 5: Hai kim loại song song, cách (cm) nhiễm điện trái dấu Muốn làm cho điện tích q = 5.10-10 (C) di chuyển từ đến cần tốn cơng A = 2.10 -9 (J) Coi điện trường bên khoảng hai kim loại điện trường có đường sức điện vng góc với Cường độ điện trường bên kim loại là: A E = (V/m) B E = 40 (V/m) C E = 200 (V/m) D E = 400 (V/m) Bài 6: Một êlectron chuyển động dọc theo đường sức điện trường Cường độ điện trường E = 100 (V/m) Vận tốc ban đầu êlectron 300 (km/s) Khối lượng êlectron m = 9,1.10-31 (kg) Từ lúc bắt đầu chuyển động đến lúc vận tốc êlectron khơng êlectron chuyển động qng đường là: A S = 5,12 (mm) B S = 2,56 (mm) C S = 5,12.10-3 (mm) D S = 2,56.10-3 (mm) Bài 7: Hiệu điện hai điểm M N U MN = (V) Cơng điện trường làm dịch chuyển điện tích q = - ( µ C) từ M đến N là: A A = - ( µ J) B A = + ( µ J) C A = - (J) D A = + (J) 24 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com Bài 8: Một cầu nhỏ khối lượng 3,06.10-15 (kg), mang điện tích 4,8.10-18 (C), nằm lơ lửng hai kim loại song song nằm ngang nhiễm điện trái dấu, cách khoảng (cm) Lấy g = 10 (m/s2) Hiệu điện đặt vào hai kim loại là: A U = 255,0 (V) B U = 127,5 (V) C U = 63,75 (V) D U = 734,4 (V) Bài 9: Cơng lực điện trường làm di chuyển điện tích hai điểm có hiệu điện U = 2000 (V) A = (J) Độ lớn điện tích A q = 2.10-4 (C) B q = 2.10-4 ( µ C) C q = 5.10-4 (C) D q = 5.10-4 ( µ C) Bài 10: Một điện tích q = ( µ C) di chuyển từ điểm A đến điểm B điện trường, thu lượng W = 0,2 (mJ) Hiệu điện hai điểm A, B là: A U = 0,20 (V) B U = 0,20 (mV) C U = 200 (kV) D U = 200 (V) Bài 11: Cho hai điện tích dương q1 = (nC) q2 = 0,018 ( µ C) đặt cố định cách 10 (cm) Đặt thêm điện tích thứ ba q điểm đường nối hai điện tích q 1, q2 cho q0 nằm cân Vị trí q0 A cách q1 2,5 (cm) cách q2 7,5 (cm) B cách q1 7,5 (cm) cách q2 2,5 (cm) C cách q1 2,5 (cm) cách q2 12,5 (cm) D cách q1 12,5 (cm) cách q2 2,5 (cm) Bài 12: Hai điện tích điểm q1 = 2.10-2 ( µ C) q2 = - 2.10-2 ( µ C) đặt hai điểm A B cách đoạn a = 30 (cm) khơng khí Lực điện tác dụng lên điện tích q = 2.10-9 (C) đặt điểm M cách A B khoảng a có độ lớn là: A F = 4.10-10 (N) B F = 3,464.10-6 (N) C F = 4.10-6 (N) D F = 6,928.10-6 (N) Bài 13: Hai điện tích điểm q1 = 0,5 (nC) q2 = - 0,5 (nC) đặt hai điểm A, B cách (cm) khơng khí Cường độ điện trường trung điểm AB có độ lớn là: A E = (V/m) B E = 5000 (V/m) C E = 10000 (V/m) D E = 20000 (V/m) Bài 14: Hai điện tích điểm q1 = 0,5 (nC) q2 = - 0,5 (nC) đặt hai điểm A, B cách (cm) khơng khí Cường độ điện trường điểm M nằm trung trực AB, cách trung điểm AB khoảng l = (cm) có độ lớn là: A E = (V/m) B E = 1080 (V/m) C E = 1800 (V/m) D E = 2160 (V/m) Bài 15: Cho hai kim loại phẳng đặt song song tích điện trái dấu, êlectron bay vào điện trường giữ hai kim loại nói trên, với vận tốc ban đầu v vng góc với đường sức điện Bỏ qua tác dụng trường Quỹ đạo êlectron là: A đường thẳng song song với đường sức điện B đường thẳng vng góc với đường sức điện C phần đường hypebol D phần đường parabol 25 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com Bài 16: Cho hai kim loại phẳng đặt song song tích điện trái dấu, thả êlectron khơng vận tốc ban đầu vào điện trường giữ hai kim loại Bỏ qua tác dụng trọng trường Quỹ đạo êlectron là: A đường thẳng song song với đường sức điện B đường thẳng vng góc với đường sức điện C phần đường hypebol D phần đường parabol Bài 17: Một điện tích q = 10 -7 (C) đặt điểm M điện trường điện tích điểm Q, chịu tác dụng lực F = 3.10-3 (N) Cường độ điện trường điện tích điểm Q gây điểm M có độ lớn là: A EM = 3.105 (V/m) B EM = 3.104 (V/m) C EM = 3.103 (V/m) D EM = 3.102 (V/m) Bài 18: Một điện tích điểm dương Q chân khơng gây điểm M cách điện tích khoảng r = 30 (cm), điện trường có cường độ E = 30000 (V/m) Độ lớn điện tích Q là: A Q = 3.10-5 (C) B Q = 3.10-6 (C) C Q = 3.10-7 (C) D Q = 3.10-8 (C) Bài 19: Hai điện tích điểm q1 = 2.10-2 ( µ C) q2 = - 2.10-2 ( µ C) đặt hai điểm A B cách đoạn a = 30 (cm) khơng khí Cường độ điện trường điểm M cách A B khoảng a có độ lớn là: A EM = 0,2 (V/m) B EM = 1732 (V/m) C EM = 3464 (V/m) D EM = 2000 (V/m) II TỤ ĐIỆN GHÉP TỤ ĐIỆN Bài 20: Phát biểu sau khơng đúng? A Tụ điện hệ hai vật dẫn đặt gần khơng tiếp xúc với Mỗi vật gọi tụ B Tụ điện phẳng tụ điện có hai tụ hai kim loại có kích thước lớn đặt đối diện với C Điện dung tụ điện đại lượng đặc trưng cho khả tích điện tụ điện đo thương số điện tích tụ hiệu điện hai tụ D Hiệu điện giới hạn hiệu điện lớn đặt vào hai tụ điện mà lớp điện mơi tụ điện bị đánh thủng Bài 21: Điện dung tụ điện khơng phụ thuộc vào: A Hình dạng, kích thước hai tụ B Khoảng cách hai tụ C Bản chất hai tụ D Chất điện mơi hai tụ Bài 22: Một tụ điện có điện dung 500 (pF) mắc vào hiệu điện 100 (V) Điện tích tụ điện là: 26 Biên soạn: Tổ Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com A q = 5.104 (pC) B q = 5.104 (nC) C q = 5.10-2 (µC) D q = 5.10-4 (C) Bài 23: Một tụ điện phẳng gồm hai có dạng hình tròn bán kính (cm), đặt cách (cm) khơng khí Điện dung tụ điện là: A C = 1,25 (pF) B C = 1,25 (nF) C C = 1,25 ( µ F) D C = 1,25 (F) Bài 24: Một tụ điện phẳng gồm hai có dạng hình tròn bán kính (cm), đặt cách (cm) khơng khí Điện trường đánh thủng khơng khí 3.10 5(V/m) Hệu điện lớn đặt vào hai cực tụ điện là: A Umax = 3000 (V) B Umax = 6000 (V) C Umax = 15.103 (V) D Umax = 6.105 (V) Bài 25: Một tụ điện phẳng mắc vào hai cực nguồn điện có hiệu điện 50 (V) Ngắt tụ điện khỏi nguồn kéo cho khoảng cách hai tụ tăng gấp hai lần hiệu điện hai tụ có giá trị là: A U = 50 (V) B U = 100 (V) C U = 150 (V) D U = 200 (V) Bài 26: Phát biểu sau đúng? A Sau nạp điện, tụ điện có lượng, lượng tồn dạng hố B Sau nạp điện, tụ điện có lượng, lượng tồn dạng C Sau nạp điện, tụ điện có lượng, lượng tồn dạng nhiệt D Sau nạp điện, tụ điện có lượng, lượng lượng điện trường tụ điện Bài 27: Một tụ điện có điện dung C, nạp điện đến hiệu điện U, điện tích tụ Q Cơng thức sau khơng phải cơng thức xác định lượng tụ điện? Q2 A W = C U2 B W = C C W = CU 2 D W = QU Bài 28: Một tụ điện có điện dung C, nạp điện đến hiệu điện U, điện tích tụ Q Cơng thức xác định mật độ lượng điện trường tụ điện là: A w = Q2 C B w = CU 2 C w = QU D w = εE 9.10 9.8π 27 ... A Điện trường tĩnh hạt mang điện đứng n sinh B Tính chất điện trường tác dụng lực điện lên điện tích đặt C Véctơ cường độ điện trường điểm ln phương, chiều với vectơ lực điện tác dụng lên điện. .. Vật lí – Trường THPT Kim Bình, tdhoa.gv@gmail.com Buổi BUỔI 3: CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ TỤ ĐIỆN A KIẾN THỨC CƠ BẢN I CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ Cơng lực điện trường. .. cơng điện trường làm dịch chuyển điện tích hai điểm C Hiệu điện hai điểm điện trường đại lượng đặc trưng cho điện trường tác dụng lực mạnh hay yếu đặt điện tích thử hai điểm D Điện trường tĩnh trường