Chuyên đề: Công của lực điện, Hiệu điện thế và TỤ ĐIỆN (VẬT LÝ 11)

Chuyên đề: Công của lực điện, Hiệu điện thế và TỤ ĐIỆN VẬT LÝ 11 Lý thuyết: Công của lực điện, Hiệu điện thế Dạng 1: Tính công của lực điện trường, điện thế, hiệu điện thế giữa hai điểm

Chuyên đề: Công của lực điện, Hiệu điện thế và TỤ ĐIỆN

(VẬT LÝ 11)

Lý thuyết: Công của lực điện, Hiệu điện thế

Dạng 1: Tính công của lực điện trường, điện thế, hiệu điện thế giữa hai điểm

Trắc nghiệm Tính công của lực điện trường, điện thế, hiệu điện thế giữa hai điểm

Dạng 2: Quỹ đạo của electron trong điện trường

Trắc nghiệm Quỹ đạo của electron trong điện trường

Chuyên đề: Tụ điện

Lý thuyết: Tụ điện

Dạng 1: Cách tính điện dung, năng lượng của tụ điện

Trắc nghiệm tính điện dung, năng lượng của tụ điện

Dạng 2: Tụ điện phẳng

Trắc nghiệm về tụ điện phẳng

Dạng 3: Ghép tụ điện nối tiếp, song song

Trắc nghiệm Ghép tụ điện nối tiếp, song song

Chuyên đề: Công của lực điện, Hiệu điện thế

Lý thuyết: Công của lực điện, Hiệu điện thế

Lý thuyết: Công của lực điện, Hiệu điện thế

Công của lực điện trong điện trường đều:

Công của lực điện tác dụng lên điện tích không phụ thuộc vào hình dạng đường đicủa điện tích mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối của đường đi trongđiện trường, do đó người ta nói điện trường tĩnh là một trường thế:

AMN = qEd

với d = MNcosα là hình chiếu của độ dời lên một đường sức bất kì

Điện thế: Điện thế tại một điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng

cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích q Nóđược xác định bằng thương số giữa công của lực điện tác dụng lên điện tích q khi

q di chuyển từ M ra xa vô cùng và độ lớn của q

• Điện thế tại một điểm trong điện trường:

• Điện thế tại điểm M gây bởi điện tích q:

• Điện thế tại một điểm do nhiều điện tích gây ra: V = V1 + V2 + V3 + + VM

Hiệu điện thế: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho

khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của điện tích từ M đến N

Nó được xác định bằng thương số giữa công của lực điện tác dụng lên điện tích qtrong sự dịch chuyển của q từ M đến N và độ lớn của q:

Thế năng tĩnh điện: Wt = qV

Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế: UMN = Ed

Dạng 1: Tính công của lực điện trường, điện thế, hiệu điện thế giữa hai điểm

A Phương pháp & Ví dụ

Áp dụng các công thức:

+ Công của lực điện trong điện trường đều A = qEd

+ Điện thế của một điểm trong điện trường

+ Điện thế tại một điểm gây bởi điện tích q:

+ Điện thế do nhiều điện tích điểm gây ra V = V1 + V2 + V3 + + VM

+ Hiệu điện thế

Ví dụ 1: Hiệu điện thế giữa hai điểm C, D trong điện trường là UCD = 200 V Tính

a Công của điện trường di chuyển proton từ C đến D

b Công của điện trường di chuyển electron từ C đến D

Hướng dẫn:

a Công của lực điện di chuyển proton: ACD = qUCD = 3,2.10-17J

b Công của lực điện trường di chuyển electron: ACD = qUCD = - 3,2.10-17J

Ví dụ 2: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là UMN = 1 V Một điện tích q = -1 C dichuyển từ M đến N thì công của lực điện bằng bao nhiêu Giải thích về kết quảtính được

Hướng dẫn:

+ Công điện trường làm di chuyển điện tích q từ M đến N là: A = qUMN = - 1 (J) + Dấu ( - ) nói lên công của lực điện là công cản, do đó để di chuyển điện tích q

từ M đến N thì cần phải cung cấp một công A = 1 J

Ví dụ 3: Khi bay qua 2 điểm M và N trong điện trường, êlectrôn tăng tốc, động

năng tăng thêm 250eV (1eV = 1,6.10-19J) Tính hiệu điện thế giữa M và N

Hướng dẫn:

Ta có: Công của lực điện trường là A = q.UAB = ΔWWd

.Vậy: Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trong điện trường là UMN = –250V

Ví dụ 4: A, B, C là ba điểm tạo thành tam giác vuông tại A đặt trong điện trường

đều có véc tơ E→ song song với AB Cho α = 60°; BC = 10 cm và UBC = 400 V

a) Tính UAC, UBA và E

b) Tính công thực hiện để dịch chuyển điện tích q = 10-9 C từ A → B, từ B → C

c) Điện tích q đặt tại C sẽ gây ra tại A véc tơ cường độ điện trường E'→ có

phương chiều như hình vẽ; có độ lớn:

E A → = E→ + E'→; có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: EA = =9,65.103 V/m.

Ví dụ 5: Cho ba bản kim loại phẳng A, B, C đặt song song như hình vẽ d1 = 5cm,

d2 = 8cm Các bản được tích điện và điện trường giữa các bản là đều, có chiều nhưhình vẽ với độ lớn: E1 = 4.104V/m, E2 = 5.104V/m Chọn gốc điện thế tại bản A,tìm điện thế VB , VC của hai bản B, C

Hiển thị lời giải

Công của lực điện trường khi q di chuyển trên các cạnh của tam giác:

AAB = q.E.AB.cos120° = -10-8.300.0,1/2 = -1,5.10-7 J

ABC = q.E.BC = 10-8.300.0,1 = 3.10-7 J

ACA = q.E.AC.cos60° = 10-8.300.0,1/2 = 1,5.10-7 J

Bài 2: Một electron bay từ điểm M đến điểm N trong một điện trường, giữa hai

điểm có hiệu điện thế UMN = 100V Công mà lực điện trường sinh ra bằng?

Hiển thị lời giải

AMN = e.UMN = -1,6.10-19.100

Bài 3: Cho điện tích dịch chuyển giữa 2 điểm cố định trong một điện trường đều

với cường độ 3000 V/m thì công của lực điện trường là 90 mJ Nếu cường độ điệntrường là 4000 V/m thì công của lực điện trường dịch chuyển điện tích giữa haiđiểm đó là?

Hiển thị lời giải

Ta có: AMN1 = qE1d; AMN2 = qE2d

Bài 4: Trong một điện trường đều, nếu trên một đường sức, giữa hai điểm cách

nhau 4 cm có hiệu điện thế 10 V, giữa hai điểm cách nhau 6 cm có hiệu điện thếlà?

Hiển thị lời giải

Xét trên một đường sức: U1 = Ed1; U2 = Ed2

Bài 5: Có hai điện tích điểm q1 = 10-8 C và q2 = 4.10-8 đặt cách nhau r = 12cm.Tính điện thế của điện trường gây ra bởi hai điện tích trên tại điểm có cường độđiện trường bằng không

Hiển thị lời giải

Điện trường giữa các bản là điện trường đều Xác định các vectơ cường độ điện

trường E 1 →, E 2 →.

Hiển thị lời giải

Chọn bản C làm gốc, VC = 0

E 2 → hướng từ bản B sang bản C :

Trắc nghiệm Tính công của lực điện trường, điện thế, hiệu điện thế giữa hai điểm

Câu 1: Cho biết mối liên hệ giữa hiệu điện thế hai điểm M, N: UMN và UNM ?

A UMN > UNM B UMN < UNM C UMN =UNM D UMN = -UNM

Hiển thị lời giải

Chọn D.

Câu 2: Trong một điện trường đều, nếu trên một đường sức, giữa hai điểm cách

nhau 4 cm có hiệu điện thế 10 V, giữa hai điểm cách nhau 6 cm có hiệu điện thế là

A 8 V B 10 V C 15 V D 22,5 V

Hiển thị lời giải

Do xét trên một đường sức nên U1 = Ed1; U2 = Ed2

Câu 4: Ba điểm A, B, C tạo thành một tam giác vuông tại C với AC = 3 cm, BC =

4 cm nằm trong một điện trường đều Vectơ cường độ điện trường E song songvới AB, hướng từ A đến B và có độ lớn E = 5000 V/m Hiệu điện thế giữa haiđiểm A, C là:

A UAC = 150V B UAC = 90V C UAC = 200V D UAC = 250V

Hiển thị lời giải

Ta có:

Do đó

Chọn B.

Câu 5: Thế năng tĩnh điện của một electron tại điểm M trong điện trường của một

điện tích điểm là -32.10-19J Mốc để tích thế năng tĩnh điện ở vô cực Điện thế tạiđiểm M bằng:

Mặt khác

Câu 7: Dưới tác dụng của lực điện trường, một điện tích q > 0 di chuyển được

một đoạn đường s trong điện trường đều theo phương hợp với E→ góc α Trong

trường hợp nào sau đây, công của điện trường lớn nhất?

A α = 0° B α = 45° C α = 60° D 90°

Hiển thị lời giải

Ta có công của lực điện trong trường hợp này là: AMN = qEscosα lớn nhất

⇔ cosαmax ⇔ α = 0° Chọn A

Câu 8: Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích 4μC từ A đến B làC dọc theo chiều

một đường sức trong một điện trường đều 1000 V/m trên quãng đường dài 1m là

A 4000 J B 4J C 4mJ D 4μC từ A đến B làJ

Hiển thị lời giải

Ta có: A = qEd = 4.10-6.1000.1 = 4.10-3 = 4mJ Chọn C

Câu 9: Cho điện tích dịch chuyển giữa 2 điểm cố định trong một điện trường đều

với cường độ 3000 V/m thì công của lực điện trường là 90 mJ Nếu cường độ điệntrường là 4000 V/m thì công của lực điện trường dịch chuyển điện tích giữa haiđiểm đó là

A 80 J B 67,5m J C 40 mJ D 120 mJ

Hiển thị lời giải

Ta có: AMN1 = qE1d; AMN2 = qE2d

Câu 11: Khi điện tích dịch chuyển trong điện trường đều theo chiều đường sức thì

nó nhận được một công 20J Khi dịch chuyển theo hướng tạo với hướng đườngsức 60° trên cùng độ dài quãng đường thì nó nhận được một công là

A 10 J B 5√3J C 10√2J D 15J

Hiển thị lời giải

Ta có : A1 = qEs; A2 = qEscos60°

Chọn A.

Câu 12: Một electron chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều.

Cường độ điện trường E = 200 V/m Vận tốc ban đầu của electron là 3.105 m/s,khối lượng của elctron là 9,1.10-31kg Tại lúc vận tốc bằng không thì nó đã đi đượcđoạn đường bao nhiêu ?

A 5,12 mm B 2,56 mm C 1,28 mm D 10,24 mm

Hiển thị lời giải

Ta có : Công của lực điện là A = qEd = - eEd = ΔWW

Theo định lý bảo toàn cơ năng ta có:

Câu 14: Khi một điện tích q di chuyển trong một điện trường từ một điểm A đến

một điểm B thì lực điện sinh công 2,5J Nếu thế năng của q tại A là 2,5J, thì thếnăng của nó tại B là bao nhiêu

A –2,5J B –5J C +5J D 0J

Hiển thị lời giải

A = WA - WB → WB = WA - A = 2,5 - 2,5 = 0J Chọn D

Câu 15: Thế năng của một êlectron tại điểm M trong điện trường của một điện

tích điểm là –32.10-19J Điện tích của êlectron là –e = -1,6.10-19C Điện thế tạiđiểm M bằng bao nhiêu

A +32V B –32V C +20V D –20V

Hiển thị lời giải

Chọn C

Câu 16: Một electron bay từ điểm M đến điểm N trong một điện trường, giữa hai

điểm có hiệu điện thế UMN = 100V Công mà lực điện trường sinh ra sẽ là

- Nếu điện tích cân bằng thì: F→ = F 1 → + F 2 → + + F n → = 0→

- Khi hạt mang điện được thả tự do không vận tốc đầu trong một điện trường đềuthì dưới tác dụng của lực điện, hạt mang điện chuyển động theo một đường thẳngsong song với đường sức điện

Nếu điện tích dương (q > 0) thì hạt mang điện (q) sẽ chuyển động cùng chiều điệntrường

Nếu điện tích âm (q < 0) thì hạt mang điện (q ) sẽ chuyển động ngược chiều điệntrường

Khi đó chuyển động của hạt mang điện là chuyển động thẳng biến đổi đều

Áp dụng các công thức: Tọa độ: x = x0 + v0.t + (1/2)a.t2

Vận tốc: v = v0 + a.t

Công thức độc lập thời gian v2 – v02 = 2.a.s và s = |x - x0|.

- Khi hạt mang điện bay vào trong điện trường với vận tốc ban đầu v 0 → vuông

góc với các đường sức điện Hạt chịu tác dụng của lực điện không đổi có hướng

vuông góc với v 0 →, chuyển động của hạt tương tự như chuyển động của một vật

bị ném ngang trong trường trọng lực Quỹ đạo của hạt là một phần của đườngparaboℓ

Ví dụ 1: Một electron bay với vận tốc v = 1,12.107 m/s từ một điểm có điện thế

V1 = 600 V, theo hướng của đường sức Xác định điện thế V2 tại điểm mà electrondừng lại

Hướng dẫn:

+ Áp dụng định lý động năng

+ Mặc khác A = eU

Ví dụ 2: Một electron bắt đầu chuyển động dọc theo đường sức của điện trường

giữa hai bản tụ của một tụ điện phẳng Hai bản tụ cách nhau một khoảng d = 2 cm

và giữa chúng có một hiệu điện thế U = 120 V Electron sẽ có vận tốc là bao nhiêukhi dịch chuyển được một quãng đường 3 cm

Hướng dẫn:

+ Áp dụng định lý động năng

+ Mặc khác

Ví dụ 3: Một electron bay từ bản âm sang bản dương của một tụ điện phẳng Điện

trường trong khoảng hai bản tụ là điện trường đều có cường độ E = 6.104 V/m.Khoảng cách giữa hai bản tụ là d = 5 cm

a Tính gia tốc của electron

b Tính thời gian bay của electron biết vận tốc ban đầu bằng 0

c Tính vận tốc của electron khi nó chạm vào bản dương

Hướng dẫn:

a Gia tốc của electron

b Thời gian bay của electron

c Vận tốc của electron khi chạm bản dương v = at = 3,2.107 m/s

Ví dụ 4: Giữ hai bản của một tụ điện phẳng, đặt nằm ngang có một hiệu điện thế

U1 = 1000 V, khoảng cách giữa hai bản là d = 1 cm Ở đúng giữa hai bản có một

giọt thủy ngân nhỏ tích điện, nằm lơ lửng Đột nhiên hiệu điện thế giảm xuống chỉcòn U2 = 995 V Hỏi sau bao lâu giọt thủy ngân rơi xuống bản dương?

Hướng dẫn:

+ Khi giọt thủy ngân nằm cân bằng

+ Khi giọt thủy ngân rơi xuống bản dương thì gia tốc của nó là

+ Thời gian rơi

Ví dụ 5: Một electron bay vào trong điện trường theo hướng ngược với hướng của

đường sức điện với vận tốc 2000 km/s Vận tốc của electron ở cuối đoạn đường sẽ

là bao nhiêu biết hiệu điện thế ở hai đầu đoạn đường là 15 V

Hướng dẫn:

Áp dụng định lý động năng

Ví dụ 6: Một electron bay trong điện trường giữa hai bản của một tụ điện đã được

tích điện và đặt cách nhau 2 cm với vận tốc 3.107 m/s theo phương song song vớicác bản của tụ điện Hiệu điện thế giữa hai bản phải là bao nhiêu để electron lệch

đi 2,5 mm khi đi được quãng đường 5 cm trong điện trường

Bài 1: Hai bản kim loại phẳng song song mang điện tích trái dấu được đặt cách

nhau 2 cm Cường độ điện trường giữa hai bản bằng 3000 V/m Sát bề mặt bảnmang điện dương, người ta đặt một hạt mang điện dương q0 = 1,2.10-2 C, khốilượng m = 4,5.10-6 g.Tính:

a) Công của điện trường khi hạt mang điện chuyển động từ bản dương sang bảnâm

b) Vận tốc của hạt mang điện khi nó đập vào bản mang điện âm

Hiển thị lời giải

Bài 2: Một hạt bụi nhỏ có khối lượng m = 0,1 mg, nằm lơ lững trong điện trường

giữa hai bản kim loại phẵng Các đường sức điện có phương thẳng đứng và chiềuhướng từ dưới lên trên Hiệu điện thế giữa hai bản là 120 V Khoảng cách giữa haibản là 1 cm Xác định điện tích của hạt bụi Lấy g = 10 m/s2

Hiển thị lời giải

Bài 3: Một quả cầu khối lượng 4,5.10-3 kg treo vào một sợi dây dài 1 m Quả cầunằm giữa hai tấm kim loại song song, thẳng đứng như hình vẽ Hai tấm cách nhau

4 cm Đặt một hiệu điện thế 750 V vào hai tấm đó thì quả cầu lệch ra khỏi vị tríban đầu 1 cm Tính điện tích của quả cầu

Hiển thị lời giải

Điều kiện cân bằng: P→ + F→ + T→ = 0→.

Vì α nhỏ nên

Quả cầu lệch về bản dương nên mang điện tích âm: q = - 2,4.10-8 C.

Bài 4: Một prôtôn bay trong điện trường Lúc prôtôn ở điểm A thì vận tốc của nó

bằng 2,5.104 m/s Khi bay đến B vận tốc của prôtôn bằng không Điện thế tại Abằng 500 V Tính điện thế tại B Biết prôtôn có khối lượng 1,67.10-27 kg và cóđiện tích 1,6.10-19 C

Hiển thị lời giải

Ta có: ΔWWđ = WđB - WđA = - mv2 = A = q(VA – VB) → VB = VA + =503,26 V

Bài 5: Một electron di chuyển một đoạn 0,6 cm, từ điểm M đến điểm N dọc theo

một đường sức điện thì lực điện sinh công 9,6.10-18 J

a) Tính công mà lực điện sinh ra khi electron di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đếnđiểm P theo phương và chiều nói trên

Trắc nghiệm Quỹ đạo của electron trong điện trường

Câu 1: Một hạt bụi nhỏ có khối lượng m = 0,1 mg, nằm lơ lửng trong điện trường

giữa hai bản kim loại phẳng Các đường sức điện có phương thẳng đứng và chiềuhướng từ dưới lên trên Hiệu điện thế giữa hai bản là 120 V Khoảng cách giữa haibản là 1 cm Xác định điện tích của hạt bụi Lấy g = 10 m/s2

A 8,3.10-8 C B 8,0.10-10 C C 3,8.10-10 C D 8,9.10-11 C

Hiển thị lời giải

Hạt bụi nằm cân bằng, chịu tác dụng của trọng lực và lực điện Vì trọng lực hướngxuống nên lực điện hướng lên trên

Mà cường độ điện trường hướng từ dưới lên trên nên điện tích q dương

Chọn A.

Câu 2: Bắn một electron với vận tốc đầu rất nhỏ vào một điện trường đều giữa hai

bản kim loại phẳng theo phương song song với các đường sức điện (hình B.1).Electron được tăng tốc trong điện trường Ra khỏi điện trường, nó có vận tốc bằng

107 m/s Tính hiệu điện thế giữa UAB giữa hai bản Điện tích của electron -1,6.10

-19 C Khối lượng của electron là 9,1.10-31 kg

A 284 V B -284 V C -248 V D 248 V

Hiển thị lời giải

Công của lực điện trường tác dụng lên electron bằng độ biến thiên động năng

Chọn B.

Câu 3: Nối hai cực của nguồn điện không đổi có hiệu điện thế 50 V lên hai bản

của tụ điện phẳng có khoảng cách giữa hai bản tụ bằng 5 cm Trong vùng khônggian giữa hai bản tụ, 1 proton có điện tích 1,6.10-19 C và khối lượng 1,67.10-27 kgchuyển động từ điểm M cách bản âm của tụ điện 6 cm đến điểm N cách bản âmcủa tụ 2 cm Biết tốc độ của proton tại M bằng 105 m/s Tốc độ của proton tại Nbằng

A 1,33.105 m/s B 3,57.105 m/s C 1,73.105 m/s D 1,57.106 m/s

Hiển thị lời giải

Cường độ điện trường giữa hai bản tụ điện là

→ Lực điện trường tác dụng lên điện tích là F = qE = 1,6.10-19.1000 = 1,6.10-16 NĐịnh luật II Niu – tơn có F = ma → điện tích di chuyển trong điện trường với giatốc

Lại có: vN2 - vM2 = 2as

Chọn A.

Câu 4: Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện phẳng bằng U = 300 V Một hạt bụi

nằm cân bằng giữa hai bản tụ điện và cách bản dưới của tụ điện d1 = 0,8 cm Hỏitrong bao nhiêu lâu hạt bụi sẽ rơi xuống mặt bản tụ, nếu hiệu điện thế giữa hai bảngiảm đi một lượng ΔWU = 60 V

A t = 0,9 s B t = 0,19 s C t = 0,09 s D t = 0,29 s

Hiển thị lời giải

Hạt bụi nằm cân bằng chịu tác dụng của trọng lực P và lực điện F: P = F

Trước khi giảm U:

Sau khi giảm U:

Hiệu lực

Chọn C.

Câu 5: Một quả câu tích điện có khối lượng 0,1g nằm cân bằng giữa hai bản tụ

điện phẳng đứng cạnh nhau d = 1 cm Khi hai bản tụ được nối với hiệu điện thế U

= 1000 V thì dây treo quả cầu lệch khỏi phương thẳng đứng một góc α = 10°.Điện tích của quả cầu bằng

A q0 = 1,33.10-9 C B q0 = 1,31.10-9 C C q0 = 1,13.10-9 C D q0 =1,76.10-9 C

Hiển thị lời giải

Các lực tác dụng lên quả cầu P→, F→, T→

→ P→ + F→ + T→ = 0

Ta có: F = Ptanα = q0E =

Chọn D.

Câu 6: Hai bản kim loại phẳng song song mang điện tích trái dấu, cách nhau 2cm,

cường độ điện trường giữa hai bản là 3.103 V/m Một hạt mang điện q = 1,5.10-2 C

di chuyển từ bản dương sang bản âm với vận tốc ban đầu bằng 0, khối lượng củahạt mang điện là 4,5.10-6 g Vận tốc của hạt mang điện khi đập vào bản âm là

A 4.104 m/s B 2.104 m/s C 6.104 m/s D 105 m/s

Hiển thị lời giải

Áp dụng bảo toàn cơ năng trong điện trường đều, ta có:

Chọn B.

Câu 7: Một electron chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều.

Cường độ điện trường có độ lớn bằng 100V/m Vận tốc ban đầu của electron là3.105 m/s, khối lượng của electron là 9,1.10-31 kg Từ lúc bắt đầu chuyển động đếnkhi có vận tốc bằng 0 thì electron đã đi được quãng đường

A 5,12 mm B 0,256 m C 5,12 m D 2,56 mm

Hiển thị lời giải

Áp dụng định lí biến thiên động năng, ta có: A = Ws - Wt

Chọn D.

Câu 8: Một electron di chuyển một đoạn 6 cm, từ điểm M đến điểm N dọc theo

một đường sức điện của điện trường đều thì lực sinh công 9,6.10-18 J Tính công

mà lực điện sinh ra khi electron di chuyển tiếp 4 cm từ điểm N đến điển P theophương và chiều nói trên

A 9,6.10-18 J B 6,4.10-18 J C 12,8.10-18 J D 8,6.10-18 J

Hiển thị lời giải

Công của electron sinh ra khi electron di chuyển từ M đến N: AMN = qEdMN

Vì A > 0 và E > 0 , còn q < 0 → dMN < 0 → dMN = -0,06 m

→ electron đang di chuyển ngược chiều E→

→ Công mà electron di chuyển tiếp 4 cm là

ANP = qEdNP = (-1,6.10-19).1000.0,04.cos180° = 6,4.10-18 J Chọn B

Câu 9: Một electron di chuyển một đoạn 10 cm, từ điểm M đến điểm P dọc theo

một đường sức điện của điện trường đều Tính vận tốc của electron khi nó đến P.Biết rằng tại M, electron có vận tốc bằng 0 Khối lượng và điện tích của electronlần lượt là 9,1.10-31 kg và -1,6.10-19 C

A 5,93.106 m/s B 6,24.106 m/s C 4,32.106 m/s D 3,09.106 m/s

Hiển thị lời giải

Khi electron di chuyển từ M đến P thì chịu tác dụng của ngoại lực là lực điệntrường nên theo định lí động năng ta có:

WdP - WdM = Anl

• Tụ điện dùng để chứa điện tích.

• Tụ điện phẵng gồm hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và ngăn cáchnhau bằng một lớp điện môi

• Kí hiệu tụ điện

• Cách tích điện cho tụ: Nối hai bản của tụ điện với hai cực của nguồn điện

Độ lớn điện tích trên mỗi bản của tụ điện khi đã tích điện gọi là điện tích của tụđiện

2 Điện dung của tụ:

• Định nghĩa: Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điệncủa tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định Nó được xác định bằng thương số củađiện tích của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó.

• Đơn vị: Fara (F)

1μC từ A đến B làF = 10-6F

1nF = 10-9F

1pF = 10-12F

• Các loại tụ điện: tụ không khí, tụ giấy, tụ sứ…

• Tụ có điện dung thay đổi gọi là tụ xoay

• Trên vỏ tụ thường ghi 1 cặp số

VD: 10μC từ A đến B làF - 250V: trong đó 10μC từ A đến B làF là điện dung của tụ

250V là giá trị giới hạn của hiệu điện thế có thể đặt vào tụ Quá giới hạn đó, tụ cóthể bị hỏng

• Năng lượng của điện trường trong tụ:

B Kỹ năng giải bài tập

- Áp dụng công thức của tụ điện:

- Công thức tính năng lượng của tụ:

C Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Tụ điện là

A hệ thống gồm hai vật đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp dẫn điện

B hệ thống gồm hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cáchđiện

C hệ thống gồm hai vật dẫn đặt tiếp xúc với nhau và được bao bọc bằng điện môi

D hệ thống hai vật dẫn đặt cách nhau một khoảng đủ xa

Hướng dẫn:

Chọn B

Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cáchđiện

Câu 2: Để tích điện cho tụ điện, ta phải:

A mắc vào hai đầu tụ một hiệu điện thế

Để tích điện cho tụ điện, ta phải mắc vào hai đầu tụ một hiệu điện thế

Câu 3: Trong các nhận xét về tụ điện dưới đây, nhận xét nào không đúng?

A Điện dung đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ

B Điện dung của tụ càng lớn thì tích được điện lượng càng lớn

C Điện dung của tụ có đơn vị là Fara (F).

D Hiệu điện thế càng lớn thì điện dung của tụ càng lớn

Hướng dẫn:

Chọn D

Điện dung của tụ không phụ thuộc vào hiệu điện thế giữa hai bản

Câu 4: Nếu hiệu điện thế giữa hai bản tụ tăng 2 lần thì điện dung của tụ

Câu 5: Trong các công thức sau, công thức không phải để tính năng lượng điện

trường trong tụ điện là

A W = Q2/(2C) B W = QU/2

C W = CU2/2 D W = C2/(2Q)

Hướng dẫn:

Công thức tính năng lượng của tụ:

Câu 6: Một tụ có điện dung 2 μC từ A đến B làF Khi đặt một hiệu điện thế 4 V vào 2 bản của tụ

điện thì tụ tích được một điện lượng là

A 2.10-6 C B 16.10-6 C

C 4.10-6 C D 8.10-6 C.

Hướng dẫn:

Chọn D

Điện tích Q = CU = 2.10-6.4 = 8.10-6C

Câu 7: Đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 10 V thì tụ tích được một điện lượng

20.10-9 C Điện dung của tụ là

A 2 μC từ A đến B làF B 2 mF

C 2 F D 2 nF

Hướng dẫn:

Điện dung

Câu 8: Để tụ tích một điện lượng 10 nC thì đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế

2V Để tụ đó tích được điện lượng 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điệnthế

A 0,25 mJ B 500 J.

C 50 mJ D 50 μC từ A đến B làJ

Hướng dẫn:

Chọn A

Năng lượng của tụ:

Câu 10: Hai tụ điện chứa cùng một lượng điện tích thì

A chúng phải có cùng điện dung

B hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện phải bằng nhau

C tụ điện nào có điện dung lớn hơn, sẽ có hiệu điện thế giữa hai bản lớn hơn

D tụ điện nào có điện dung lớn hơn, sẽ có hiệu điện thế giữa hai bản nhỏ hơn

Hướng dẫn:

Chọn D

Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện U = Q/C

⇒ Q như nhau thì tụ nào có C lớn hơn thì U nhỏ hơn

Câu 11: Năng lượng điện trường trong tụ điện.

A tỉ lệ với hiệu điện thế giữa hai bản tụ

B tỉ lệ với điện tích trên tụ

C tỉ lệ với bình phương hiệu điện thế giữa hai bản tụ

D tỉ lệ với hiệu điện thế giữa hai bản tụ và điện tích trên tụ

Hướng dẫn:

Chọn C.

Năng lượng của điện trường trong tụ:

⇒ Năng lượng điện trường trong tụ điện tỉ lệ với bình phương hiệu điện thế giữahai bản tụ

Câu 12: Một tụ điện được tích điện bằng một hiệu điện thế 10 V thì năng lượng

của tụ là 10 mJ Nếu muốn năng lượng của tụ là 22,5 mJ thì hai bản tụ phải cóhiệu điện thế là

A 15 V B 7,5 V

C 20 V D 40 V

Hướng dẫn:

Chọn A

Năng lượng của điện trường trong tụ:

Dạng 1: Cách tính điện dung, năng lượng của tụ điện

A Phương pháp & Ví dụ

Vận dụng công thức:

- Điện dung của tụ điện:

- Năng lượng của tụ điện:

Ví dụ 1: Đặt vào hai đầu tụ điện một hiệu điện thế 10V thì tụ tích được một điện

lượng là 20.10-9 C Điện dung của tụ là:

Hướng dẫn:

Ta có:

Ví dụ 2: Để tụ tích một điện lượng 10 nC thì đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế

là 2V Để tụ đó tích được một điện lượng là 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ mộthiệu điện thế:

Hướng dẫn:

Ta có điện dung của tụ là

Để tụ đó tích được một điện lượng là 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệuđiện thế:

Ví dụ 3: Một tụ điện được tích điện bằng một hiệu điện thế là 10V thì năng lượng

của tụ là 10mJ Nếu muốn năng lượng của tụ là 22,5mJ thì phải đặt vào hai đầu tụmột hiệu điện thế:

Hướng dẫn:

Điện dung của tụ là

Nếu muốn W = 22,5.10-3 J thì

Ví dụ 4: Một tụ điện có điện dung C1 = 0,2 μC từ A đến B làF khoảng cách giữa hai bản là d1 = 5

cm được nạp điện đến hiệu điện thế U = 100 V

a) Tính năng lượng của tụ điện

b) Ngắt tụ ra khỏi nguồn điện Tính độ biến thiên năng lượng của tụ khi dịch 2bản lại gần còn cách nhau d2 = 1 cm

Hướng dẫn:

a) Năng lượng của tụ điện:

b) Điện dung của tụ điện:

+ Điện dung của tụ điện lúc sau:

+ Điện tích của tụ lúc đầu: Q1 = C1U1 = 0,2.10-6.100 = 2.10-5 C

+ Vì ngắt tụ ra khỏi nguồn nên điện tích không đổi, do đó: Q2 = Q1

+ Năng lượng lúc sau:

+ Độ biến thiên năng lượng: ΔWW = W2 – W1 = -8.10-4 J < 0 ⇒ năng lượng giảm

Ví dụ 5: Tụ phẳng không khí d = 1,5cm nối với nguồn U = 39kV (không đổi).

a) Tụ có hư không nếu biết điện trường giới hạn của không khí là 30kV/cm?

b) Sau đó đặt tấm thủy tinh có ε = 7, l = 0,3cm và điện trường giới hạn 100kV/cm

vào khoảng giữa, song song 2 bản Tụ có hư không?

Hướng dẫn:

– Điện trường giữa hai bản tụ là:

a) Trường hợp điện trường giới hạn bằng 30 kV/cm: Vì E < Egh nên tụ không bịhư

b) Trường hợp điện trường giới hạn bằng 100 kV/cm: Khi có tấm thủy tinh, điệndung của tụ tăng lên, điện tích ở các bản tụ tăng lên làm cho điện trường trongkhoảng không khí cũng tăng lên

Gọi E1 là cường độ điện trường trong phần không khí; E2 là cường độ điện trườngtrong phần thủy tinh Ta có:

U = E1(d – l) + E2l và

Vì E1 > Egh = 30 kV/cm nên không khí bị đâm xuyên và trở nên dẫn điện, khi đóhiệu điện thế U của nguồn đặt trực tiếp vào tấm thủy tinh, điện trường trong tấmthủy tinh là: