Phân loại và các dạng bài tập chương điện tích, điện trường ( hay, đầy đủ)

10  N. a/ Xác định hằng số điện môi của điện môi. b/ Để lực tương tác giữa hai điện tích khi đặt trong điện môi bằng lực tương tác khi đặt trong không khí thì phải đặt hai điện tích cá[r]

Tuyensinh247.com 21

F 21 F

12 F

q1.q2 >0

r

21

F F12 r

q1.q2 <

CHỦ ĐỀ 1: ĐIỆN TÍCH ĐỊNH LUẬT COULOMB A TĨM TẮT LÝ THUYẾT

1 Có hai loại điện tích: Điện tích âm (-) điện tích dương (+)

2 Tương tác tĩnh điện:

+ Hai điện tích dấu: Đẩy nhau; + Hai điện tích trái dấu: Hút nhau;

3.Định luật Cu - lông:

Lực tương tác điện tích điểm q1; q2 đặt cách khoảng r môi trường có số điện mơi ε F12;F21 có:

- Điểm đặt: điện tích - Phương: đường nối điện tích

- Chiều: + Hướng xa q1.q2 > (q1; q2 dấu) + Hướng vào q1.q2 < (q1; q2 trái dấu) - Độ lớn: 22

. . q q F k

r



 ;Trong đó: k = 9.109

Nm2C-2;  số điện môi môi trường

- Biểu diễn:

4 Nguyên lý chồng chất lực điện: Giả sử có n điện tích điểm q1, q2,….,qn tác dụng lên

điện tích điểm q lực tương tác tĩnh điện F1,Fn, ,Fn lực điện tổng hợp điện tích điểm tác dụng lên điện tích q tuân theo nguyên lý chồng chất lực điện



   

F1 Fn Fn Fi F

Một số tượng

PHÂN LOẠI VÀ CÁC DẠNG BÀI TẬP CHƯƠNG ĐIỆN

Tuyensinh247.com

 Khi cho cầu nhỏ nhiễm điện tiếp xúc sau tách tổng điện tích chia cho cầu

 Hiện tượng xảy tương tự nối hai cầu dây dẫn mảnh cắt bỏ dây nối

 Khi chạm tay vào cầu nhỏ dẫn điện tích điện cầu điện tích trở trung hòa

B PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

Dạng 1: Xác định lực tương tác điện tích đại lượng cơng thức định

luật Cu – lông

Phương pháp : Áp dụng định luật Cu – lông - Phương , chiều , điểm đặt lực ( hình vẽ)

- Độ lớn : F = 21

| | 10

r q q



- Chiều lực dựa vào dấu hai điện tích : hai điện tích dấu : lực đẩy ; hai điện tích trái dấu : lực hút

Dạng 2: Tìm lực tổng hợp tác dụng lên điện tích

Phương pháp : Dùng nguyên lý chồng chất lực điện

- Lực tương tác nhiều điện tích điểm lên điện tích điểm lên điện tích điểm khác : F F1F2 Fn

- Biểu diễn các lực F1,F2,F3…Fnbằng vecto , gốc điểm ta xét

-Vẽ véc tơ hợp lực theo quy tắc hình bình hành

- Tính độ lớn lực tổng hợp dựa vào phương pháp hình học định lí hàm số cosin

Tuyensinh247.com

1 2

1 2

2

1 2

2

1 2

(F , ) os

F F F F F

F F F F F

E E F F F

F  F F F F F c 

   

   

   

    

C BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: hai điện tích q1 = 6.10

-8

C q2= 3.10

-7C đặt cách 3cm chân khơng a Tính lực tương tác chúng

b Để lực tăng lên lần khoảng cách chúng

c Đưa hệ vào nước có  81thì lực tương tác giống câu a Tìm khoảng cách hai điện tích lúc

Bài 2: Hai điện tích điểm nhau, đặt chân không cách khoảng r1 =

cm Lực tương tác chúng 1,6.10-4 N a) Tìm độ lớn hai điện tích đó?

b) Khoảng cách r2 chúng để lực tác dụng chúng 2,5.10 -4

N?

ĐS : r= 1,6 cm

Bài : Hai điện tích điểm q1 = -10 -7

C q2 = 5.10 -8

C đặt hai điểm A B chân không cách cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích q0 = 2.10-8 C đặt điểm C cho CA = cm, CB = cm

ĐS : 2

1 1 2 2,08.10

F F F  F F F   N

Bài : Hai điện tích q1 = 8.10 -8

C q2 = -8.10 -8

C đặt A B khơng khí cách khoảng AB = cm Xác định lực điện tác dụng lên q3 = 8.10-8 C đặt C : a) CA = cm CB = cm

b) CA = cm CB = 10 cm c) CA = CB = cm

ĐS: a) F = F1 + F2 = 0,18 N b) F = F1 – F2 = 30,24.10

-3 N

c) C nằm trung trực AB F = 2F1.cos = 2.F1.

AH

AC = 27,65.10

-3 N

Tuyensinh247.com a) xác định số điện môi rượu

b) Phải giảm khoảng cách chúng để lực tương tác chúng chân không

Bài : Hai cầu nhỏ tích điện trái dấu đặt hai điểm A B cách 4cm chân không Lực hút chúng 8,1.10-4

N a Tính độ lớn điện tích cầu

b Cho hai cầu vào mơi trường có 4 Muốn lực hút chúng khơng thay đổi khoảng cách hai cầu trường hợp ?

c Giả sử hai cầu đặt mơi trường có số điện môi ' Khoảng cách 4cm lực hút 2,7.10-4N Hãy tính số điện mơi '

d Cho hai câu chạm vào tách xa Tính điện tích cầu sau tách

Bài 7: Ba điện tích q1 = q2 = q3 = 1,6.10

-19C đặt khơng khí ba đỉnh tam giác với cạnh 16cm Xác định véctơ lực tác dụng lên q3?

ĐS: 15,6.10-27 N

CHỦ ĐỀ 2 ĐIỆN TRƯỜNG

A TÓM TẮT LÝ THUYẾT

1 Khái niệm điện trường: Là mơi trường tồn xung quanh điện tích tác dụng lực lên điện tích khác đặt

2 Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường khả tác dụng

lực

E q F q F

E  

 

 

 Đơn vị: E (V/m)

q > : F phương, chiều với E q < : F phương, ngược chiều vớiE

3 Véctơ cường độ điện trường E điện tích điểm Q gây điểm M cách Q

một đoạn r có:

- Điểm đặt: Tại M

- Phương: đường nối M Q

Tuyensinh247.com

- Độ lớn:

Q

E k

r



 với k = 9.109

2 N m

C

 

 

 

- Biểu diễn:

5 Nguyên lý chồng chất điện trường: Giả sử có điện tích q1, q2,… ,qn gây M vector cường độ điện trường E1,En, ,En vector cường độ điện trường tổng hợp điện tích gây tuân theo nguyên lý chồng chất điện trường



   

E1 En En Ei E

B CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Xác định cường độ điện trường điện tích gây điểm

Phương pháp:

Cường độ điện trường điện tích điểm Q gây có: + Điểm đặt: Tại điểm xét;

+ Phương: Trùng với đường thẳng nối điện tích Q điểm xét; + Chiều: Hướng xa Q Q > hướng Q Q < 0; + Độ lớn: E = k 2

r Q

 , k = 9.10

9

Nm2C-2

Dạng 2: Xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích điện trường

Phương pháp:

Lực tĩnh điện tác dụng lên điện tích q đặt điện trường: FqE Fcó: + Điểm đặt: điểm đặt điện tích q;

+ Phương: trùng phương với vector cường độ điện trường E;

+Chiều: Cùng chiều với E q > ngược chiều với Enếu q <0;

+ Độ lớn: F = qE

Dạng 3: Xác định cường độ điện trường tổng hợp nhiều điện tích gây

điểm

Phương pháp: sử dụng nguyên lý chồng chất điện trường - Áp dụng nguyên lí chồng chất điện trường : E E E En

 

 

  

 - Biểu diễn E1,E2,E3…En vecto

q < EM

r

M q >0

0

M

E r

Tuyensinh247.com - Vẽ vecto hợp lực E theo quy tắc hình bình hành

- Tính độ lớn hợp lực dựa vào phương pháp hình học định lí hàm số cosin * Các trường hợp đặ biệt:

1 2

1 2

2

1 2

2

1 2

E

(E , ) os

E E E E

E E E E E

E E E E E

E  E E E E E c 

   

   

   

    

C BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Một điện tích Q = 10-6C đặt khơng khí:

a. Xác định cường độ điện trường điểm cách điện tích 30cm

b. Đặt điện tích chất lỏng có số điện mơi = 16 Điểm có cường độ điện

trường câu a cách điện tích bao nhiêu?

Bài 2: Hai điện tích điểm q1 = 4.10 -8

C q2 = - 4.10

-8C nằm cố định hai điểm AB cách 20 cm chân khơng

1 Tính lực tương tác điện tích Tính cường độ điện trường tại: a điểm M trung điểm AB

b điểm N cách A 10cm, cách B 30 cm c điểm I cách A 16cm, cách B 12 cm

d điểm J nằm đường trung trực AB cách AB đoạn 10 cm

Hướng dẫn:

1 Lực tương tác điện tích:

36.10 ( )

F   N

2 Cường độ điện trường M:

a Vectơ cđđt E1M;E2Mdo điện tích q1; q2 gây M có:

- Điểm đặt: Tại M

- Phương, chiều: hình vẽ

- Độ lớn:

 

9

1 2

4.10

9.10 36.10 ( / )

0,1

M M

q

E E k V m

r





   

1M

E 2M E

H q

2

Tuyensinh247.com Vectơ cường độ điện trường tổng hợp: EE1M E2M

Vì E1M E2M nên ta có E = E1M + E2M =

3 72.10 ( / )V m Vectơ cường độ điện trường tổng hợp: EE1M E2M

Vì E1M E2M nên ta có E = E - E1N 2N = 32000 (V/m)

Bài : Tại hai điểm A B đặt hai điện tích điểm q1 = 20Cvà q2 = -10C cách 40 cm chân không

a) Tính cường độ điện trường tổng hợp trung điểm AB

b) Tìm vị trí cường độ điện trường gây hai điện tích ? Hướng dẫn :

b) Gọi C điểm có cddt tổng hợp Ec 0

E E1/, /2 vecto cddt q1 q2 gây C

Có : E E/ 1/ E2/ 0E1/E2/ Do q1 > |q2| nên C nằm gần q2

Đặt CB = x AC40x, có :

 

1

/ /

1 2

2

2

40

40 2 40 96,6

q q

E E K k

x x

q x x x cm

q x x

  



   

      

 

Bài : Hai điện tích điểm q1 = 1.10 -8

C q2 = -1.10

-8 C đặt hai điểm A B cách khoảng 2d = 6cm Điểm M nằm đường trung trực AB, cách AB khoảng cm

a) Tính cường độ điện trường tổng hợp M

b) Tính lực điện trường tác dụng lên điện tích q = 2.10-9 C đặt M

Bài : Tại đỉnh hình vuông cạnh a = 20 cm, ta đặt điện tích độ lớn q1 = q2 = q3

= 3.10 -6 C

a Tính cường độ điện trường tổng hợp tâm hình vng ? b Tại đỉnh thứ hình vng

c Tính lực điện tác dụng lên điện tích q4 = 8.10-8C đặt đỉnh thứ

/ E /

2 E q1 q2

A B

Tuyensinh247.com

Bài : Một cầu nhỏ khối lượng m = 1g, mang điện tích q = 10-5 C, treo sợi dây

mảnh đặt điện trường E Khi cầu nằm cân dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 60o Xác định cường độ điện trường E, biết g = 10m/s2

ĐS : E = 1730 V/m

Bài : Một điện tích điểm q = 2.10-6C đặt cố định chân không

a) Xác định cường độ điện trường điểm cách 30 cm ?

b) Tính độ lớn lực điện tác dụng lên điện tích 1C đặt điểm ? c) Trong điện trường gây q, điểm đặt điện tích q1 = 10

-4

C chịu tác dụng lực 0,1 N Hỏi đặt điện tích q2 = 4.10-5 C lực điện tác dụng ? ĐS : a) 2.105

V/m, b) 0,2 N, c) 0,04 N

Bài 8: Một điện tích q = -10-7C đặt điểm N điện trường điện tích Q chịu tác dụng lực điện F = 3.10-3

N

a) Tìm cường độ điện trường E điểm N

b) Xác định điện tích Q? Biết vectơ cường độ điện trường điểm N có chiều

hướng vào điện tích Q NQ = 3cm

CHỦ ĐỀ : CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐIỆN THẾ HIỆU ĐIỆN THẾ

A TĨM TẮT LÝ THUYẾT 1 Cơng lực điện trường:

* Đặc điểm: Công 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

2 Liên hệ công lực điện hiệu điện tích

AMN = WM - WN

3 Điện Hiệu điện

Tuyensinh247.com

Công thức: VM =

q AM

- Hiệu điện điểm điện trường đại lượng đặc trưng cho khả thực cơng điện trường có điện tích di chuyển điểm

UMN = VM – VN =

q AMN

Chú ý:

- Điện thế, hiệu điện đại lượng vơ hướng có giá trị dương âm;

- Hiệu điện hai điểm M, N điện trường có giá trị xác định cịn điện điểm điện trường có giá trị phụ thuộc vào vị trí ta chọn làm gốc điện

- Nếu điện tích dương ban đầu đứng yên, chịu tác dụng lực điện có xu hướng di chuyển nơi có điện thấp (chuyển động chiều điện trường) Ngược lại, lực điện có tác dụng làm cho điện tích âm di chuyển nơi có điện cao (chuyển động ngược chiều điện trường)

- Trong điện trường, vector cường độ điện trường có hướng từ nơi có điện cao sang nơi có điện thấp;

4 Liên hệ cường độ điện trường hiệu điện thế E =

d U

B CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Tính cơng lực điện tích di chuyển

Phương pháp: sử dụng công 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

3 AMN = UMN q = (VM – VN ).q

Chú ý: Dấu công phụ thuộc vào dấu q U góc hợp chiều chuyển dời

chiều đường sức

Dạng 2: Tìm điện hiệu điện thế

Tuyensinh247.com 10

1 Cơng thức tính điện : M M

A V

q 



Chú ý : Người ta chọn mốc điện mặt đất vô ( bng )

2 Công thức hiệu điện thÕ:

q A

U MN

MN  = VM – VN

3 Công thức liên hệ c-ờng độ điện tr-ờng hiệu điện điện tr-ờng

E =

d U

Chú ý: Trong điện trường, vector cường độ điện trường có hướng từ nơi có điện cao

sang nơi có điện thấp;

C BÀI TẬP ÁP DỤNG

Bài 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 9,6.10-18 J a Tính cường độ điện trường E

b Tính cơng mà lực điện sinh e di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến điểm P theo phương chiều nói trên?

c Tính hiệu điện UMN; UNP

d Tính vận tốc e tới P Biết vận tốc e M không ĐS: a) 104

V/m; b) 6,4.10-18 J ; c) UMN = -60V, UNP = -40V ; d) 5,9.10 6

m/s

Bài 2: Ba điểm A, B, C tạo thành tam giác vuông C;

AC = 4cm, BC = 3cm nằm điện trường Vecto cường độ điện E trường song song AC,

hướng từ A đến C có độ lớn E = 5000V/m Hãy tính: a) UAC, UCB,UAB

b) Công điện trường e di chuyển từ A đến B đường gãy ACB So sánh giải thích kết

ĐS: a) UAC = 200V; UBC = 0; UAB = 200V b) AAB AACB  3,2.1017J

Bài 3: ABC tam giác vng góc A đặt điện trường E.Biết

0

60

ABC

  , AB E BC = 6cm,UBC = 120V a) Tìm UAC,UBA độ lớn E

b) Đặt thêm C điện tích q = 9.10-10 C.Tính cường độ điện trường tổng hợp A

GIẢI

E C



E

A C

B

Tuyensinh247.com 11 a ABC ½ tam giác đều, BC = 6cm

Suy ra: BA = 3cm AC = 3

2 

UBA = UBC = 120V, UAC =

E = U UBA 4000 /V m

d  BA 

b EA EC E EA  E2CE2 = 5000V/m

Bài 4: Hai kim loại phẳng song song mang điện tích trái dấu đặt cách 2cm

Cường độ điện trường hai E = 3000V/m Sát mang điện dương, ta đặt hạt mang điện dương có khối lượng m = 4,5.10-6

g có điện tích q = 1,5.10-2 C.tính a) Cơng lực điện trường hạt mang điện chuyển động từ dương sang âm b) Vận tốc hạt mang điện đập vào âm

ĐS: a) A = 0,9J; b) v2 = 2.10

4 m/s

CHỦ ĐỀ 4: TỤ ĐIỆN

A TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1.Tụ điện

-Định nghĩa : Hệ vật dẫn đặt gần nhau, vật tụ Khoảng không gian

bản chân không hay điện môi 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

2 Điện dung tụ điện

- Là đại lượng đặc trưng cho khả tích điện tụ Q

C U

 (Đơn vị F, mF….)

- Cơng thức tính điện dung tụ điện phẳng:

d S C

10

9 



 Với S phần diện tích đối diện

Ghi : Với tụ điện có hiệu điện giới hạn định, sử dụng mà đặt vào tụ hđt lớn hđt giới hạn điện mơi bị đánh thủng

4 Năng lượng tụ điện

Tuyensinh247.com 12 - Công thức:

2

2 2

QU C U Q

W

C

  

B CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN

Dạng :Tính điện dung, điện tích, hiệu điện lượng tụ điện

Phương pháp: Sử dụng công thức sau - Công thức định nghĩa : C(F) =

U Q

=> Q = CU

- Điện dung tụ điện phẳng : C =

d k

S  

- Công thức:

2

2 2

QU C U Q

W

C

  

Chú ý: + Nối tụ vào nguồn: U = số

+ Ngắt tụ khỏi nguồn: Q = số

C BÀI TẬP ÁP DỤNG

Bài : tụ điện phẳng hình trịn có bán kính 4cm, hai lớp điện mơi

có  2, khoảng cách hai 2cm Đặt vào tụ hiệu điện U = 200V

a Tính điện dung tụ b Điện tích tụ điện c Năng lượng tụ điện

Bài : cho hai tụ điện phẳng có dạng hình trịn bán kính R = 30cm, khoảng

cách hai d = 5mm, mơi trường hai khơng khí a Tính điện dung tụ điện

b Biết khơng khí cịn tính chất cách điện cường độ điện trường tối đa 3.105V/m Hỏi :

a) hiệu điện lớn hai mà chưa xảy phóng điện

b) tích điện cho tụ điện điện tích lớn mà tụ điện không bị đánh thủng ?

ĐS : a) 5.10-10

F, b) Ugh = 1500V Qgh = 75.10-8C

Bài : Tụ điện phẳng gồm hai tụ hình vng cạnh a = 20 cm, đặt cách cm,

chất điện mơi hai tụ thủy tinh có = Hiệu điện hai tụ 50V a Tính điện dung tụ?

Tuyensinh247.com 13 c Nếu tụ tích điện hiệu điện U’ lượng điện trường tích lũy tụ 531.10-9 J Tính điện tích tụ đó?

ĐS:a)2,12.10-10

F; b)1,06.10-8C; c)1,5.10-8C

Bài 4: 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

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 không ngắt tụ khỏi nguồn đưa tụ vào điện môi lỏng phần Tính điện tích hđt tụ

ÔN TẬP CHƯƠNG I

Bài Hai điện tích đặt cách khoảng r khơng khí lực tương tác

chúng 10

2  N Nếu với khoảng cách mà đặt điện mơi lực tương tác chúng

10 N

a/ Xác định số điện môi điện môi

b/ Để lực tương tác hai điện tích đặt điện mơi lực tương tác đặt khơng khí phải đặt hai điện tích cách bao nhiêu? Biết khơng khí hai điện tích cách 20cm

ĐS: 2; 14,14cm

Bài 2. Hai điện tích có độ lớn nhau, đặt cách 25cm điện mơi có số

điện mơi lực tương tác chúng 6,48.10-3 N a/ Xác định độ lớn điện tích

b/ Nếu đưa hai điện tích khơng khí giữ khoảng cách lực tương tác chúng thay đổi nào? Vì sao?

Bài 3: Trong chân khơng, cho hai điện tích q1 q2 10 7C



 

 đặt hai điểm A B cách 8cm Tại điểm C nằm đường trung trực AB cách AB 3cm người ta đặt điện tích qo 107C Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên qo

ĐS: Fo 57,6.10 3N 

Tuyensinh247.com 14

Bài 4. Hai điện tích điểm 8

1 3.10 ; 2.10

q   C q   C đặt hai điểm A B chân khơng, AB = 5cm Điện tích

2.10

o

q    Cđặt M, MA = 4cm, MB = 3cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên qo

ĐS:

o

F 5, 23.10 N

Bài 5 Một điện tích điểm q = 10-6C đặt khơng khí

a Xác định cường độ điện trường điểm cách điện tích 30cm, vẽ vectơ cường độ điện trường điểm

b Đặt điện tích chất lỏng có số điện mơi ε = 16 Điểm có cường độ điện trường câu a cách điện tích

Bài 6: Cho hai điểm A B nằm đường sức điện trường điện

tích điểm q > gây Biết độ lớn cường độ điện trường A 36V/m, B 9V/m

a Xác định cường độ điện trường trung điểm M AB b Nếu đặt M điện tích điểm q0 = -10

-2C độ lớnn lực điện tác dụng lên q bao nhiêu? Xác định phương chiều lực

Bài 7: Hai điện tích điểm q1 2.10 8C 

 q2 2.10 8C 



 đặt hai điểm A B cách đoạn 10cm khơng khí

a) Xác định cường độ điện trường điểm O trung điểm AB

b) Xác định cường độ điện trường điểm M với MA = 8cm MB = 6cm c) Xác định lực tĩnh điện tác dụng lên điện tích q0 2.10 6C





 đặt hai điểm O M hai

Bài 8: Đặt hai điện tích q1 = q2 = 4.10

-8C hai điểm A B chân không cách 4cm Xác định véctơ cường độ điện trường điểm:

a. M với MA = 1cm; MB = 3cm

b. N với N nằm đường trung trực AB cách AB 2cm c. P với P nhìn đoạn AB góc vng PA = 3PB

d. Phải thay q2 q2’ có dấu độ lớn để véctơ cường độ điện trường điểm P song song với AB

Tuyensinh247.com 15

Bài 9: Cho hai điện tích điểm Q1 =

-2 1Q

2 = - 3.10-8C, đặt hai điểm A, B

khơng khí cách khoảng AB = (cm) Xác định cường độđiện trường tổng

hợp hai điện tích gây trung điểm M đoạn thẳng AB lực tác dụng lên