PHÂN DẠNG BÀI TẬP ĐẦY ĐỦ, BÀI TẬP TỰ LUẬN VÀ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM THUỘC CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ LỚP 11, CƠ BẢN, HỌC KÌ 1 CHỦ ĐỀ : ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG DẠNG 1: ĐỊNH LUẬT CULOMB A. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP 1. Tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên. Điểm đặt: tại điện tích đang xét. Giá: là đường thẳng nối hai điện tích. Chiều: là lực đẩy nếu hai điện tích cùng dấu, lực hút nếu hai điện tích trái dấu. Độ lớn: Trong đó k = 9.109 ; : là hằng số điện môi. 2. Điện tích q của một vật tích điện: + Vật thiếu electron (tích điện dương): q = + n.e + Vật thừa electron (tích điện âm): q = – n.e Với: : là điện tích nguyên tố. n : số hạt electron bị thừa hoặc thiếu. 3. Môt số hiện tượng Khi cho 2 quả cầu nhỏ nhiễm điện tiếp xúc sau đó tách nhau ra thì tổng điện tích chia đều cho mỗi quả cầu: Hiện tượng xảy ra tương tự khi nối hai quả cầu bằng dây dẫn mảnh rồi cắt bỏ dây nối Khi chạm tay vào quả cầu nhỏ dẫn điện đã tích điện thì quả cầu mất điện tích và trở về trung hòa 4. Khi điện tích chịu tác dụng của nhiều lực: Hợp lực tác dụng lên điện tích là: Xét trường hợp chỉ có hai lực: ; a. Khí cùng hướng với : F = F1 + F2; cùng hướng với , b. Khi ngược hướng với ; cùng hướng với c. Khi ; hợp với một góc xác định bởi: d. Khi F1 = F2 và ; hợp với một góc 5. Cân bằng điện tích: Hai điện tích: + Lập tỉ số: (1) + và cùng dấu nằm trong AB (2) + và trái dấu nằm ngoài AB (2) + Giải (1) và (2) suy ra r1 và r2 Ba điện tích: + Gọi là tổng hợp lực do q1, q2, q3 tác dụng lên q0: + Do q0 cân bằng: B. BÀI TẬP: Bài 1: Khoảng cách giữa một prôton và một êlectron là r = 5.109 (cm), coi rằng prôton và êlectron là các điện tích điểm. Tính lực tương tác giữa chúng. Bài 2: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r = 2 (cm). Lực đẩy giữa chúng là F = 1,6.104 (N). Tính độ lớn của hai điện tích. Bài 3: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r1 = 2 (cm). Lực đẩy giữa chúng là F1 = 1,6.104 (N). Để lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng F2= 2,5.104 (N) thì khoảng cách giữa hai điện tích khi đó là bao nhiêu? Bài 4: Hai điện tích điểm q1 = +3 ( C) và q2 = 3 ( C),đặt trong dầu ( = 2) cách nhau một khoảng r = 3 (cm). Lực tương tác giữa hai điện tích đó là lực hút hay đẩy và độ lớn bao nhiêu? Bài 5: Hai điện tích điểm bằng nhau được đặt trong nước ( = 81) cách nhau 3 (cm). Lực đẩy giữa chúng bằng 0,2.105 (N). Hai điện tích đó cùng dấu hay trái dấu và độ lớn bao nhiêu? Bài 6: Có hai điện tích q1 = + 2.106 (C), q2 = 2.106 (C), đặt tại hai điểm A, B trong chân không và cách nhau một khoảng 6 (cm). Một điện tích q3 = + 2.106 (C), đặt trên đường trung trực của AB, cách AB một khoảng 4 (cm). Độ lớn của lực điện do hai điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 bao nhiêu. Bài 7: Cho hai điện tích dương q1 = 2 (nC) và q2 = 0,018 ( C) đặt cố định và cách nhau 10 (cm). Đặt thêm điện tích thứ ba q0 tại một điểm trên đường nối hai điện tích q1, q2 sao cho q0 nằm cân bằng. Xác định vị trí của q0. Bài 8: Hai điện tích điểm q1 = 2.102 ( C) và q2 = 2.102 ( C) đặt tại hai điểm A và B cách nhau một đoạn a = 30 (cm) trong không khí. Lực điện tác dụng lên điện tích q0 = 2.109 (C) đặt tại điểm M cách đều A và B một khoảng bằng a có độ lớn bao nhiêu? Bài 9: Một quả cầu khối lượng 10g, được treo vào một sợi chỉ cách điện. Quả cầu mang điện tích q1= 0,1 . Đưa quả cầu thứ 2 mang điện tích q2 lại gần thì quả cầu thứ nhất lệch khỏi vị trí lúc đầu, dây treo hợp với đường thẳng đứng một góc =300. Khi đó 2 quả cầu nằm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang và cách nhau 3 cm. Tìm độ lớn của q2 và lực căng của dây treo? g=10ms2. Bài 10: Hai bụi ở trong không khí ở cách nhau một đoạn R = 3cm mỗi hạt mang điện tích q = 9,6.1013C. a. Tính lực tĩnh điện giữa hai điện tích. b. Tính số electron dư trong mỗi hạt bụi, biết điện tích của electron là e = 1,6.1019C. Bài 11: Electron quay quanh hạt nhân nguyên tử Hiđro theo quỹ đạo tròn bán kính R= 5.1011m. a. Tính độ lớn lực hướng tâm đặt lên electron. b. Tính vận tốc và tần số chuyển động của electron Bài 12: Hai vật nhỏ mang điện tích đặt trong không khí cách nhau một đoạn R = 1m, đẩy nhau bằng lực F = 1,8N. Điện tích tổng cộng của hai vật là Q = 3.105C. Tính điện tích mỗi vật. Bài 13: Hai điện tích điểm cách nhau một khoảng r = 3cm trong chân không hút nhau bằng một lực F = 6.105N. Điện tích tổng cộng của hai điện tích điểm là Q = 109C. Tính điện đích của mỗi điện tích điểm. Bài 14: Hai quả cầu giống nhau mang điện, cùng đặt trong chân không, và cách nhau khoảng r = 1m thì chúng hút nhau một lực F1 = 7,2N. Sau đó cho hai quả cầu đó tiếp xúc với nhau và đưa trở lại vị trí cũ thì chúng đẩy nhau một lực F2 = 0,9N. Tính điện tích mỗi quả cầu trước và sau khi tiếp xúc. Bài 15: Người ta treo hai quả cầu nhỏ có khối lượng bằng nhau m = 0,01g bằng những sợi dây có chiều dài bằng nhau = 50cm (khối lượng không đáng kể). Khi hai quả cầu nhiễm điện bằng nhau về độ lớn và cùng dấu chúng đẩy nhau và cách nhau một khoảng R = 6cm. Lấy g = 9,8ms2. Tính điện tích mỗi quả cầu. Bài 16: Hai điện tích q1, q2 đặt cách nhau một khoảng r = 10cm thì tương tác với nhau bằng lực F trong không khí và bằng nếu đặt trong dầu. Để lực tương tác vẫn là F thì hai điện tích phải đặt cách nhau bao nhiêu trong dầu? Bài 17: Cho hai điện tích điểm q1=16 và q2 = 64 lần lượt đặt tại hai điểm A và B trong chân không cách nhau AB = 100cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích điểm q0 = 4 đặt tại: a. Điểm M: AM = 60cm, BM = 40cm. b. Điểm N: AN = 60cm, BN = 80cm Bài 18: Một quả cầu nhỏ có khối lượng m = 1,6g, tích điện q = 2.107C được treo bằng một sợi dây tơ mảnh. Ở phía dưới nó 10cm cần phải đặt một điện tích q2 như thế nào để lực căng dây giảm đi một nữa. Bài 19: Hai quả cầu kim loại nhỏ hoàn toàn giống nhau mang điện tích q1 = 1,3.109C và q2=6.5.109C, đặt trong không khí cách nhau một khoảng r thì đẩy nhau với lực F. Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau, rồi đặt chúng trong một lớp điện môi lỏng, cũng cách nhau một khoảng r thì lực đẩy giữa chúng cũng bằng F a. Xác định hằng số điện môi b. Biết lực tác đụng F = 4,6.106N. Tính r. Bài 20: Hai quả cầu kim loại giống nhau, mang điện tích q1, q2 đặt cách nhau 20cm thì hút nhau bởi một lực F 1 = 5.107N. Nối hai quả cầu bằng một dây dẫn, xong bỏ dây dẫn đi thì hai quả cầu đẩy nhau với một lực F2 = 4.107 N. Tính q1, q2. C. TRẮC NGHIỆM Câu 1. Trong những cách sau cách nào có thể làm nhiễm điện cho một vật? A. Cọ chiếc vỏ bút lên tóc; B. Đặt một nhanh nhựa gần một vật đã nhiễm điện; C. Đặt một vật gần nguồn điện; D. Cho một vật tiếp xúc với viên pin. Câu 2. Trong các hiện tượng sau, hiện tượng nào không liên quan đến nhiễm điện? A. Về mùa đông lược dính rất nhiều tóc khi chải đầu; B. Chim thường xù lông về mùa rét; C. Ôtô chở nhiên liệu thường thả một sợi dây xích kéo lê trên mặt đường; D. Sét giữa các đám mây. Câu 3. Điện tích điểm là A. vật có kích thước rất nhỏ. B. điện tích coi như tập trung tại một điểm. C. vật chứa rất ít điện tích. D. điểm phát ra điện tích. Câu 4. Về sự tương tác điện, trong các nhận định dưới đây, nhận định sai là A. Các điện tích cùng loại thì đẩy nhau. B. Các điện tích khác loại thì hút nhau. C. Hai thanh nhựa giống nhau, sau khi cọ xát với len dạ, nếu đưa lại gần thì chúng sẽ hút nhau. D. Hai thanh thủy tinh sau khi cọ xát vào lụa, nếu đưa lại gần nhau thì chúng sẽ đẩy nhau. Câu 5: Hai điện tích q1 = q, q2 = 3q đặt cách nhau một khoảng r. Nếu điện tích q1 tác dụng lên điện tích q2 có độ lớn là F thì lực tác dụng của điện tích q2 lên q1 có độ lớn là A. F. B. 3F. C. 1,5F. D. 6F. Câu 6: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r1= 2cm. Lực đẩy giữa chúng là F = 9.105N. Độ lớn của các điện tích là. Chọn đáp án đúng. A. 1,41.108C B. 2.1018C C. 4.109C D. 2.109C Câu 7: Hai hạt bụi trong không khí, mỗi hạt chứa 5.108 electron cách nhau 2 cm. Lực đẩy tĩnh điện giữa hai hạt bằng A. 1,44.105 N. B. 1,44.106 N. C. 1,44.107 N. D. 1,44.109 N Câu 8: Hai quả cầu nhỏ có điện tích 107 (C) và 4.107 (C), tương tác với nhau một lực 0,1 (N) trong chân không. Khoảng cách giữa chúng là: A. r = 0,6 (cm). B. r = 0,6 (m). C. r = 6 (m). D. r = 6 (cm). Câu 9: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong không khí cách nhau 12cm, lực tương tác giữa chúng bằng 10N. Các điện tích đó bằng: A. ± 2μC B. ± 3μC C. ± 4μC D. ± 5μC Câu 10: Hai quả cầu nhỏ điện tích 107C và 4. 107C tác dụng nhau một lực 0,1N trong chân không. Tính khoảng cách giữa chúng: A. 3cm B. 4cm C. 5cm D. 6cm
Trang 1CHỦ ĐỀ : ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG DẠNG 1: ĐỊNH LUẬT CULOMB
A PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
1 Tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên
- Điểm đặt: tại điện tích đang xét
- Giá: là đường thẳng nối hai điện tích
- Chiều: là lực đẩy nếu hai điện tích cùng dấu, lực hút nếu hai điện tích trái dấu
- Độ lớn: §
Trong đó k = 9.109§; §: là hằng số điện
môi
2 Điện tích q của một vật tích điện:
+ Vật thiếu electron (tích điện dương): q
= + n.e
+ Vật thừa electron (tích điện âm): q = – n.e
Với: : là điện tích nguyên tố
n : số hạt electron bị thừa hoặc
thiếu
3 Môt số hiện tượng
Khi cho 2 quả cầu nhỏ nhiễm điện tiếp xúc sau đó tách nhau ra thì tổng điện tích chia đều cho mỗi quả cầu:
Hiện tượng xảy ra tương tự khi nối hai quả cầu bằng dây dẫn mảnh rồi cắt bỏ dây nối
Khi chạm tay vào quả cầu nhỏ dẫn điện đã tích điện thì quả cầu mất điện tích và trở về trung hòa
4 Khi điện tích chịu tác dụng của nhiều lực:
Hợp lực tác dụng lên điện tích là: §
Xét trường hợp chỉ có hai lực:
§;
a Khí § cùng hướng với §:§ F = F1 + F2; § cùng hướng với §,§
b Khi § ngược hướng với §§ §; §cùng hướng với §
c Khi §§§; § hợp với § một góc § xác định bởi: §
d Khi F1 = F2 và §§ §; § hợp với § một góc §
5 Cân bằng điện tích:
* Hai điện tích :
+ Lập tỉ số: (1)
+ và cùng dấu nằm trong AB (2)
+ và trái dấu nằm ngoài AB (2)
+ Giải (1) và (2) suy ra r1 và r2
* Ba điện tích:
+ Gọi là tổng hợp lực do q1, q2, q3 tác dụng lên q0:
+ Do q0 cân bằng:
B BÀI TẬP:
Bài 1: Khoảng cách giữa một prôton và một êlectron là r = 5.10-9 (cm), coi rằng prôton và êlectron là các điện tích điểm Tính lực tương tác giữa chúng
Bài 2: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r = 2 (cm) Lực đẩy giữa chúng là F = 1,6.10-4 (N) Tính độ lớn của hai điện tích
1 2 2
q q
F k
r
Nm / c 2 2
e n
q
C 10 6 , 1
1 2
2
q q
q q
F F F
F F F
1 2 2 1 2.cos
F F F F F
1
F 2
F F F 1 2
F
1
F 2
F 1 2
F F F F
F khi : F F
F khi : F F
Trang 2Bài 3: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r1 = 2 (cm) Lực đẩy giữa chúng là F1 = 1,6.10-4 (N) Để lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng F2= 2,5.10-4 (N) thì khoảng cách giữa hai điện tích khi đó là bao nhiêu?
Bài 4: Hai điện tích điểm q1 = +3 (§C) và q2 = -3 (§C),đặt trong dầu (§ = 2) cách nhau một khoảng r =
3 (cm) Lực tương tác giữa hai điện tích đó là lực hút hay đẩy và độ lớn bao nhiêu?
Bài 5: Hai điện tích điểm bằng nhau được đặt trong nước (§ = 81) cách nhau 3 (cm) Lực đẩy giữa chúng bằng 0,2.10-5 (N) Hai điện tích đó cùng dấu hay trái dấu và độ lớn bao nhiêu?
Bài 6: Có hai điện tích q1 = + 2.10-6 (C), q2 = - 2.10-6 (C), đặt tại hai điểm A, B trong chân không và cách nhau một khoảng 6 (cm) Một điện tích q3 = + 2.10-6 (C), đặt trên đường trung trực của AB, cách AB một khoảng 4 (cm) Độ lớn của lực điện do hai điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 bao nhiêu Bài 7: Cho hai điện tích dương q1 = 2 (nC) và q2 = 0,018 (§C) đặt cố định và cách nhau 10 (cm) Đặt thêm điện tích thứ ba q0 tại một điểm trên đường nối hai điện tích q1, q2 sao cho q0 nằm cân bằng Xác định vị trí của q0
Bài 8: Hai điện tích điểm q1 = 2.10-2 (§C) và q2 = - 2.10-2 (§C) đặt tại hai điểm A và B cách nhau một đoạn a = 30 (cm) trong không khí Lực điện tác dụng lên điện tích q0 = 2.10-9 (C) đặt tại điểm M cách đều A và B một khoảng bằng a có độ lớn bao nhiêu?
Bài 9: Một quả cầu khối lượng 10g, được treo vào một sợi chỉ cách điện Quả cầu mang điện tích q1= 0,1 Đưa quả cầu thứ 2 mang điện tích q2 lại gần thì quả cầu thứ nhất lệch khỏi vị trí lúc đầu, dây treo hợp với đường thẳng đứng một góc =300 Khi đó 2 quả cầu nằm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang
và cách nhau 3 cm Tìm độ lớn của q2 và lực căng của dây treo? g=10m/s2
Bài 10: Hai bụi ở trong không khí ở cách nhau một đoạn R = 3cm mỗi hạt mang điện tích q = -9,6.10-13C
a Tính lực tĩnh điện giữa hai điện tích
b Tính số electron dư trong mỗi hạt bụi, biết điện tích của electron là e = -1,6.10-19C
Bài 11: Electron quay quanh hạt nhân nguyên tử Hiđro theo quỹ đạo tròn bán kính R= 5.10-11m
a Tính độ lớn lực hướng tâm đặt lên electron
b Tính vận tốc và tần số chuyển động của electron
Bài 12: Hai vật nhỏ mang điện tích đặt trong không khí cách nhau một đoạn R = 1m, đẩy nhau bằng lực F = 1,8N Điện tích tổng cộng của hai vật là Q = 3.10-5C Tính điện tích mỗi vật
Bài 13: Hai điện tích điểm cách nhau một khoảng r = 3cm trong chân không hút nhau bằng một lực F = 6.10-5N Điện tích tổng cộng của hai điện tích điểm là Q = 10-9C Tính điện đích của mỗi điện tích điểm Bài 14: Hai quả cầu giống nhau mang điện, cùng đặt trong chân không, và cách nhau khoảng r = 1m thì chúng hút nhau một lực F1 = 7,2N Sau đó cho hai quả cầu đó tiếp xúc với nhau và đưa trở lại vị trí cũ thì chúng đẩy nhau một lực F2 = 0,9N Tính điện tích mỗi quả cầu trước và sau khi tiếp xúc
Bài 15: Người ta treo hai quả cầu nhỏ có khối lượng bằng nhau m = 0,01g bằng những sợi dây có chiều dài bằng nhau = 50cm (khối lượng không đáng kể) Khi hai quả cầu nhiễm điện bằng nhau về độ lớn và cùng dấu chúng đẩy nhau và cách nhau một khoảng R = 6cm Lấy g = 9,8m/s2 Tính điện tích mỗi quả cầu Bài 16: Hai điện tích q1, q2 đặt cách nhau một khoảng r = 10cm thì tương tác với nhau bằng lực F trong không khí và bằng § nếu đặt trong dầu Để lực tương tác vẫn là F thì hai điện tích phải đặt cách nhau bao nhiêu trong dầu?
Bài 17: Cho hai điện tích điểm q1=16§ và q2 = - 64§ lần lượt đặt tại hai điểm A và B trong chân không cách nhau AB = 100cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích điểm q0 = 4§ đặt tại:
a Điểm M: AM = 60cm, BM = 40cm
b Điểm N: AN = 60cm, BN = 80cm
Bài 18: Một quả cầu nhỏ có khối lượng m = 1,6g, tích điện q = 2.10-7C được treo bằng một sợi dây tơ mảnh Ở phía dưới nó 10cm cần phải đặt một điện tích q2 như thế nào để lực căng dây giảm đi một nữa
C
F / 4
C
C
C
Trang 3Bài 19: Hai quả cầu kim loại nhỏ hoàn toàn giống nhau mang điện tích q1 = 1,3.10-9C và q2=6.5.10-9C, đặt trong không khí cách nhau một khoảng r thì đẩy nhau với lực F Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau, rồi đặt chúng trong một lớp điện môi lỏng, cũng cách nhau một khoảng r thì lực đẩy giữa chúng cũng bằng F
a Xác định hằng số điện môi
b Biết lực tác đụng F = 4,6.10-6N Tính r
Bài 20: Hai quả cầu kim loại giống nhau, mang điện tích q1, q2 đặt cách nhau 20cm thì hút nhau bởi một lực F 1 = 5.10-7N Nối hai quả cầu bằng một dây dẫn, xong bỏ dây dẫn đi thì hai quả cầu đẩy nhau với một lực F2 = 4.10-7 N Tính q1, q2
C TRẮC NGHIỆM
Câu 1 Trong những cách sau cách nào có thể làm nhiễm điện cho một vật?
A Cọ chiếc vỏ bút lên tóc; B Đặt một nhanh nhựa gần một vật đã nhiễm điện;
C Đặt một vật gần nguồn điện; D Cho một vật tiếp xúc với viên pin
Câu 2 Trong các hiện tượng sau, hiện tượng nào không liên quan đến nhiễm điện?
A Về mùa đông lược dính rất nhiều tóc khi chải đầu;
B Chim thường xù lông về mùa rét;
C Ôtô chở nhiên liệu thường thả một sợi dây xích kéo lê trên mặt đường;
D Sét giữa các đám mây
Câu 3 Điện tích điểm là
A vật có kích thước rất nhỏ B điện tích coi như tập trung tại một điểm
C vật chứa rất ít điện tích D điểm phát ra điện tích
Câu 4 Về sự tương tác điện, trong các nhận định dưới đây, nhận định sai là
A Các điện tích cùng loại thì đẩy nhau B Các điện tích khác loại thì hút nhau
C Hai thanh nhựa giống nhau, sau khi cọ xát với len dạ, nếu đưa lại gần thì chúng sẽ hút nhau
D Hai thanh thủy tinh sau khi cọ xát vào lụa, nếu đưa lại gần nhau thì chúng sẽ đẩy nhau
Câu 5: Hai điện tích q1 = q, q2 = -3q đặt cách nhau một khoảng r Nếu điện tích q1 tác dụng lên điện tích q2
có độ lớn là F thì lực tác dụng của điện tích q2 lên q1 có độ lớn là
Câu 6: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r1= 2cm Lực đẩy giữa
chúng là F = 9.10-5N Độ lớn của các điện tích là Chọn đáp án đúng
A 1,41.10-8C B 2.10-18C C 4.10-9C D 2.10-9C
Câu 7: Hai hạt bụi trong không khí, mỗi hạt chứa 5.108 electron cách nhau 2 cm Lực đẩy tĩnh điện giữa hai hạt bằng
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 8: Hai quả cầu nhỏ có điện tích 10-7 (C) và 4.10-7 (C), tương tác với nhau một lực 0,1 (N) trong chân không Khoảng cách giữa chúng là:
A r = 0,6 (cm) B r = 0,6 (m) C r = 6 (m) D r = 6 (cm)
Câu 9: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong không khí cách nhau 12cm, lực tương tác giữa chúng bằng
10N Các điện tích đó bằng:
A ± 2μC C B ± 3μC C C ± 4μC C D ± 5μC C
Câu 10: Hai quả cầu nhỏ điện tích 10-7C và 4 10-7C tác dụng nhau một lực 0,1N trong chân không Tính khoảng cách giữa chúng:
DẠNG 2: ĐIỆN TRƯỜNG
A PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP:
1 Cường độ điện trường của một điện tích điểm Q
- Điểm đặt: Tại điểm đang xét
- Giá: Là đường thẳng nối điện tích điểm và điểm đang xét
- Chiều: Hướng vào Q nếu Q < 0; hướng xa Q nếu Q >0
- Độ lớn: §
2
Q
E k
r
Trang 42 Lực tác dụng lên một điện tích đặt trong điện
trường: §; độ lớn :
q > 0 : § cùng hướng với § q < 0 : § ngược hướng với §
3 Cường độ điện trường do nhiều điện tích
điểm gây ra: §
Xét trường hợp chỉ có hai Điện trường:
§
a Khí § cùng hướng với § E = E1 + E2 ; § cùng hướng với §,§
b Khi § ngược hướng với §§ ;
§cùng hướng với §
c Khi §§ ; § hợp với § một góc §
xác định bởi: §
d Khi E1 = E2 và § § ; § hợp với §
một góc §
6 Tìm vị trí điểm M để cường độ điện
trường tổng hợp triệt tiêu:
+ Lập tỉ số: (1)
+ và cùng dấu M nằm trong AB (2)
+ và trái dấu M nằm ngoài AB (2)
+ Giải (1) và (2) suy ra r1 và r2
7 Tìm vị trí điểm M để 2 vectơ cường độ điện trường do q,q gây ra tại đó bằng nhau, vuông góc nhau:
a/ Bằng nhau:
+ Lập tỉ số: (1)
+ và khác dấu M nằm trong AB (2)
+ và cùng dấu M nằm ngoài AB (2)
+ Giải (1) và (2) suy ra r1 và r2
b/ Vuông góc nhau:
8 Cường độ điện trường tại trung điểm M
của đoạn AB:
B BÀI TẬP:
Bài 1: Một điện tích 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 Bài 2: Cho điện tích Q = 5.10-9 (C), tính cường độ điện trường tại một điểm trong chân không cách điện tích một khoảng 10 (cm)
Bài 3: Hai điện tích q1 = 5.10-9 (C), q2 = - 2.10-9 (C) đặt tại hai điểm cách nhau 10 (cm) trong chân không Tính độ lớn cường độ điện trường tại điểm nằm trên đường thẳng đi qua hai điện tích và cách đều hai điện tích đó
Bài 4: Hai điện tích điểm q1 = q2 = 10-5C đặt ở hai điểm A và B trong chất điện môi có §= 4, AB
= 9cm Xác định véc tơ cường độ điện trường tại điểm M nằm trên đường trung trực của AB cách
AB một đoạn d = §cm
Bài 5: Hai điện tích q1 = q2 = 5.10-16 (C), đặt tại hai đỉnh B và C của một tam giác đều ABC cạnh bằng 8cm trong không khí Tính cường độ điện trường tại đỉnh A của tam giác ABC
F q.E
F q E
F E
F E
E E E
E E E
1
E
2
E
E
1
E
2
E
1
E 2
E
E E E E
E E
E E E E 1 E2
1
E tan
E
E ,E 1 2
1
E 2E cos
2
E
1
E 2
r q q12 q
1 2
r r AB
1
q2 q
1 2
r r AB
1 2
r q q12 q
1 2
r r AB
1
q2 q
1 2
r r AB
2 1
2 2 2
2
1
E E
2
4
M
A B
E
4,5 3
2 9
10 9
r
Q
E 9.109 2
r
Q
E
r
Q
E 9 10 9
r
Q
E 9 10 9
E
Trang 5Bài 6: Hai điện tích q1 = 5.10-9 (C), q2 = - 5.10-9 (C) đặt tại hai điểm cách nhau 10 (cm) trong chân khơng Tính độ lớn cường độ điện trường tại điểm nằm trên đường thẳng đi qua hai điện tích và cách q1 5 (cm), cách q2 15(cm)
Bài 7: Hai điện tích q1 = 5.10-16 (C), q2 = - 5.10-16 (C), đặt tại hai đỉnh B và C của một tam giác đều ABC cạnh bằng 8 (cm) trong khơng khí Xác định cường độ điện trường tại đỉnh A của tam giác ABC
Bài 8/ Cho hai điện tích điểm cùng dấu cĩ độ lớn q= 4qđặt tại A, B cách nhau 12cm Tìm điểm cĩ vectơ
cường độ điện trường do q và q gây ra bằng nhau
Bài 9/ Cho hai điện tích trái dấu, cĩ độ lớn điện tích bằng nhau đặt tại A, B cách nhau 12cm Tìm điểm
cĩ vectơ cường độ điện trường do q và q gây ra bằng nhau
Bài 10/ Cho hai điện tích q= 9.10C, q= 16.10C đặt tại A, B cách nhau 5cm Tìm điểm cĩ vec tơ cương độ điện trường vuơng gĩc với nhau và E = E
Bài 11: Hai điện tích điểm q1=-9.10-5C và q2=4.10-5C nằm cố định tại hai điểm AB cách nhau 20 cm trong chân khơng
a Tính cường độ điện trường tại điểm M nằm trên đường trung trực của AB cách điểm A 20cm
b Tìm vị trí tại đĩ cường độ điện trường bằng khơng Hỏi phải đặt một điện tích q0 ở đâu để nĩ nằm cân bằng?
Bài 12: Cho hai điểm A và B cùng nằm trên một đường sức của điện trường do một điện tích điểm q > 0 gây ra Biết độ lớn của cường độ điện trường tại A là 36V/m, tại B là 9V/m
a Xác định cường độ điện trường tại trung điểm M của AB
b Nếu đặt tại M một điện tích điểm q0 = -10-2C thì độ lớn lực điện tác dụng lên q0 là bao nhiêu? Xác định phương chiều của lực
Bài 13: Một quả cầu nhỏ khối lượng m=0,1g
mang điện tích q = 10-8C được treo bằng sợi dây
khơng giãn và đặt vào điện trường đều E cĩ đường sức nằm ngang Khi quả cầu cân bằng, dây treo hợp với phương thẳng đứng một gĩc § Lấy g = 10m/s2 Tính:
a Độ lớn của cường độ điện trường
b Tính lực căng dây
Bài 14 Tại ba điểm A, B, C trong khơng khí tạo thành tam giác vuơng tại C; AC = 4cm; BC = 3cm.
Tại A đặt q1 = -2,7.10-9 C, tại B đặt q2 Biết tổng hợp tại C cĩ phương song song AB Xác định q2 và E tại C
Bài 15: Hai điện tích điểm q1 = 0,5 (nC) và q2 = - 0,5 (nC) đặt tại hai điểm A, B cách nhau 6(cm) trong khơng khí Tính cường độ điện trường tại điểm M nằm trên trung trực của AB, cách trung điểm của AB một khoảng l = 4 (cm) ĐS: E = 2160 (V/m)
C TRẮC NGHIỆM
1 Điện trường
A Là dạng vật chất tồn tại xung quanh vật
B Gây ra lực điện tác dụng lên điện tích khác đặt trong nó
C Là dạng vật chất tồn tại xung quanh điện tích
D C và B đúng
2 Cường độ điện trường do điện tích dương Q đặt tại A gây ra tại M cách Q một khoảng r có:
1 2
1 2
1 2
1 8
2 8
1 2
0
45
E
M M
A V
q
M
A
M
q
r
MN
A
q
2 1
2
2 2
1 2
1
mv
mv
a
q E a
m
0
v v at2
0
at
S v t
2
0
v v 2a.S 0x E; 0y / /E
0
v E
Trang 6A Điểm đặt tại A, chiều hướng vào A, độ lớn:
B Điểm đặt tại M, chiều hướng ra xa A
C Phương trùng với đường thẳng nối Q và M, độ lớn:
D B, C, đúng
2
r
Q
k
=
E
2
r
Q
k
E
2 9 72.10
E
QU C U Q W
C
F
C
Trang 73 Vectụ cửụứng ủoọ ủieọn
trửụứng do ủieọn tớch ủieồm
Q>0 gaõy ra taùi moọt ủieồm
M, Chieàu cuỷa :
A Hửựụng gaàn Q
B Hửụựng xa Q
C Hửụựng cuứng
chieàu vụựi
D Ngửụùc chieàu vụựi
4 Khỏi niệm nào dưới đõy
cho biết độ mạnh, yếu của
điện trường tại một điểm?
A Điện tớch
trường
C Cường độ điện
trường
D Đường sức điện
5 Đặt một điện tích dơng,
khối lợng nhỏ vào một điện
trờng đều rồi thả nhẹ Điện
tích sẽ chuyển động:
A dọc theo chiều
của đờng sức điện trờng
B ngợc chiều đờng
sức điện trờng
C vuông góc với
đ-ờng sức điện trđ-ờng
D theo một quỹ đạo
bất kỳ
6 Đặt một điện tích âm,
khối lợng nhỏ vào một điện trờng đều rồi thả nhẹ Điện tích sẽ chuyển động:
A dọc theo chiều của đờng sức điện trờng B ngợc chiều đờng sức điện trờng
C vuông góc với đờng sức điện trờng D theo một quỹ đạo bất kỳ
7 Công thức xác định cờng độ điện trờng gây ra bởi điện tích Q < 0, tại một điểm trong chân không, cách
điện tích Q một khoảng r là:
A B Đ C D
8 Cờng độ điện trờng gây ra bởi điện tích Q
= 5.10-9 (C), tại một điểm trong chân không cách điện tích một 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)
E
F
F
2 9
10 9
r
Q
E 9.109 2
r
Q
E
r
Q
E 9 10 9
r
Q
E 9 10 9
t
q
t q
q I t
n
e e
S
A q
Trang 89 Một điện tích điểm Q
= - 2.10-7 C, đặt tại
điểm A trong mơi
trường cĩ hằng số điện
mơi = 2 Véc tơ
cường độ điện trường
do điện tích Q gây ra
tại điểm B với AB = 6
cm cĩ
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
10 Quả cầu nhỏ khối
lượng m = 25 g, mang
điện tích q = 2,5.10-7 C
được treo bởi một sợi
dây khơng dãn, khối
lượng khơng đáng kể
và đặt vào trong một
điện trường đều với
cường độ điện trường
cĩ phương nằm ngang
và cĩ độ lớn E = 106 V/
m Gĩc lệch của dây
treo so với phương
thẳng đứng là
A 300
DẠNG 3: ĐIỆN THẾ -HIỆU ĐIỆN THẾ CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU
A PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
I ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ
N
§
M d H
1 Cơng của lực điện trường đều:
A = qEd q: điện tích (C); q có giá trị đại số (dương hoặc âm) d: hình chiếu của MN theo phương đường sức (m)
d = MN.cosα; α = (d, MN)
d cùng chiều thì d > 0; d ngược chiều thì d < 0
2 Điện thế:
E
E
E
E
2
U P
6 1,1.10 m
R S
0 0
t
td
R R R R
1 2 12
R R R
R R
R n
U I R
nt I I I U U U
I I I U U U
Trang 9a Điện thế tại một điểm trong điện
trường: §
§ cơng của lực điện trường làm điện
tích q di chuyển từ M §
b Điện thế tại một điểm M gây bởi điện
tích q: §
c Điện thế tại một điểm do nhiều điện
tích gây ra: V = V1 + V2 + … + Vn
3 Hiệu điện thế: §; với AMN là cơng
của lực điện trường làm di chuyển điện
tích q từ M đến N
4 Thế năng tĩnh điện: Wt(M) = q.VM
M N §
d
5 Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế
§ Véctơ cường độ điện trường hướng từ nới cĩ điện thế cao tới nơi cĩ điện thế thấp
Với d là khoảng cách 2 điểm đang xét theo hướng đường sức (m), d có giá trị đại số
6 Định lý động năng: Wđ2 – Wđ1= = A12 =
q.U12 = q(V1 - V2)
II CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU:
1 Gia tốc: §
- Độ lớn của gia tốc: §
2 Chuyển động thẳng biến đổi đều:
- Các phương trình động học: §; §; §
3 Chuyển động cong: Chọn hệ trục toạ độ
0xy cĩ §
a §
- Phương trình chuyển động: § với §
- Phương trình quỹ đạo; §
b § xiên gĩc với §
- Phương trình chuyển động: §
- Phương trình quỹ đạo: §
B BÀI TẬP:
Bài 1: Hiệu điện thế giữa hai điểm M
và N là UMN = 1 (V) Cơng của điện trường làm dịch chuyển điện tích q = - 1 (§C) từ M đến N là bao nhiêu? ĐS: A = - 1 (§J)
Bài 2: Hai tấm kim loại song song, cách nhau 2 (cm) và được nhiễm điện trái dấu nhau Muốn làm cho điện tích q = 5.10-10 (C) di chuyển từ tấm này đến tấm kia cần tốn một cơng A = 2.10-9 (J) Coi điện trường bên trong khoảng giữa hai tấm kim loại là điện trường đều và cĩ các đường sức điện vuơng gĩc với các tấm Tính cường độ điện trường bên trong hai tấm kim loại đĩ ĐS: E = 200 (V/m)
Bài 3: Một êlectron chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều Cường độ điện trường E =
100 (V/m) Vận tốc ban đầu của êlectron bằng 300 (km/s) Khối lượng của êlectron là m = 9,1.10-31 (kg)
M M
A V
q
M
A
M
q
r
MN
A
q
E
MN
U E.d
2 1
2
2 2
1 2
1
mv
mv
a
q E a
m
0
v v at2 0
at
S v t
2
0
v v 2a.S 0x E; 0y / /E
0
v E
0 2
x v t 1
2
q U a
md
2 2 0
a
2v
0
v
E
0
2 0
x v cos t 1
2
2
0
a
v cos
N
I
R r
p p
I
R r r
-r
I
'
coich N N
H
' 100%
' '
H
Ir
Trang 10Từ lúc bắt đầu chuyển động đến lúc vận tốc của êlectron bằng không thì êlectron chuyển động được quãng đường là bao nhiêu ĐS: S = 2,56 (mm)
Bài 4: Một quả cầu nhỏ khối lượng 3,06.10-15 (kg), mang điện tích 4,8.10-18 (C), nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại song song nằm ngang nhiễm điện trái dấu, cách nhau một khoảng 2(cm) Lấy g = 10 (m/s2) Tính Hiệu điện thế đặt vào hai tấm kim loại đó ĐS: U = 127,5 (V)
Bài 5: Hai điện tích điểm q1 = 2.10-2 (§C) và q2 = - 2.10-2 (§C) đặt tại hai điểm A và B cách nhau một đoạn a = 30 (cm) trong không khí Tính cường độ điện trường tại điểm M cách đều A và B một khoảng bằng a ĐS: EM = 2000 (V/m)
Bài 6: Hiệu điện thế giữa hai điểm C và D trong điện trường là UCD= 200V Tính:
a Công của điện trường di chuyển proton từ C đến D
b Công của lực điện trường di chuyển electron từ C đến D
Bài 7: Ba điểm A, B, C là ba đỉnh của một tam giác vuông trong điện trường đều, cường độ E = 5000V/m Đường sức điện trường song song với AC Biết AC = 4cm, CB = 3cm Góc ACB = 900
a Tính hiệu điện thế giữa các điểm A và B, B và C, C và A
b Tích công di chuyển một electron từ A đến B
Bài 8: Một electron bay với vận tốc v = 1,12.107m/s từ một điểm có điện thế V1 = 600V, theo hướng của các đường sức Hãy xác định điện thế V2 ở điểm mà ở đó electron dừng lại
Bài 9: Một electron bắt đầu chuyển động dọc theo chiều đường sức điện trường của một tụ điện phẳng, hai bản cách nhau một khoảng d = 2cm và giữa chúng có một hiệu điện thế U = 120V Electron sẽ có vận tốc là bao nhiêu sau khi dịch chuyển được một quãng đường 3cm
Bài 10: Một electron bay từ bản âm sang bản dương của một tụ điện phẳng Điện trường trong khoảng hai bản tụ có cường độ E=6.104V/m Khoảng cách giữa hai bản tụ d =5cm
a Tính gia tốc của electron
b Tính thời gian bay của electron biết vận tốc ban đầu bằng 0
c Tính vận tốc tức thời của electron khi chạm bản dương
Bài 11: Giữa hai bản kim loại đặt song song nằm ngang tích điện trái dấu có một hiệu điện thế U1=1000V khoảng cách giữa hai bản là d=1cm Ở đúng giữa hai bản có một giọt thủy ngân nhỏ tích điện dương nằm lơ lửng Đột nhiên hiệu điện thế giảm xuống chỉ còn U2 = 995V Hỏi sau bao lâu giọt thủy ngân rơi xuống bản dương?
Bài 12: Một electron bay vào trong một điện trường theo hướng ngược với hướng đường sức với vận tốc 2000km/s Vận tốc của electron ở cuối đoạn đường sẽ là bao nhiêu nếu hiệu điện thế ở cuối đoạn đường đó
là 15V
Bài 13: Một electron bay trong điện trường giữa hai bản của một tụ điện đã tích điện và đặt cách nhau 2cm với vận tốc 3.107m/s theo phương song song với các bản của tụ điện Hiệu điện thế giữa hai bản phải
là bao nhiêu để electron lệch đi 2,5mm khi đi được đoạn đường 5cm trong điện trường
C TRẮC NGHIỆM
1 Công của lực điện không phụ thuộc vào
A vị trí điểm đầu và điểm cuối đường đi B cường độ của điện trường
C hình dạng của đường đi D độ lớn điện tích bị dịch chuyển
2 Thế năng của điện tích trong điện trường đặc trưng cho
A khả năng tác dụng lực của điện trường
B phương chiều của cường độ điện trường
C khả năng sinh công của điện trường
D độ lớn nhỏ của vùng không gian có điện trường
3 Nếu chiều dài đường đi của điện tích trong điện trường tăng 2 lần thì công của lực điện trường
A chưa đủ dữ kiện để xác định B tăng 2 lần
4 Công của lực điện trường khác 0 trong khi điện tích
A dịch chuyển giữa 2 điểm khác nhau cắt các đường sức