[r]
(1)VẬT LÝ 11
CHƯƠNG 1: ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG
Loại Tương tác giữa hai điện tích điểm
1/ Phương pháp chung
- Nắm công thức: F k q q1 22 r
= ε
Trong đó:
+ q , q1 2: độ lớn điện tích Đơn vị (C)
+ k 9.10 N.m / c= 9( 2) h
ệ số tỷ lệ
+ r khoảng cách hai điện tích, hai cầu nhỏ tích điện
là khoảng cách hai tâm cầu Đơn vị (m)
+ ε sốđiện môi, phụ thuộc chất chất điện mơi (0 có đơn vị)
+ F lục tương tác hai điện tích Đơn vị (N)
- định luật bảo tồn điện tích: tổng đại số hệđiện tích lập không đổi
- Số electron bị thiếu thừa vật nhiễm điện: 19
q q
n
e 1, 6.10−
= =
với q điện tích vật Đơn vị (C)
* Lưu ý: khoảng cách hai điện tích ngăn cách với nhiều
mơi trường điện mơi ε ε1, ,2 khác thì:
( )
1
2 1 2
q q F k
d d
=
ε + ε +
Với d1, d2 bề dày môi trường điện môi theo phương đường
thẳng nối hai điện tích d1+ d2+ r=
2/ Bài tập áp dụng
Bài 1: Hai điện tích điểm nhau, đặt chân không, cách
khoảng r1=2cm Lực đẩy chúng
4
F = 1,6.10 N−
(2)b Khoảng cách r2 chúng để lực tác dụng
4
F = 2,5.10 N−
c Mở rộng câu a cho trường hợp tìm giá trị điện tích
Bài 2 Cho hai điện tích điểm q1 q2 đặt cách khoảng r 30cm=
trong khơng khí, lực tác dụng chúng Fo Nếu đặt chúng dầu lực
này bị yểu 2,25 lần Vậy cần dịch chúng lại khoảng để lực
tương tác chúng Fo
Bài3 Hai cầu nhỏ giống kim loại A B có điện tích lần
lượt q1 8.10 C8 −
=
2
q = −1, 2.10 C−
đặt cách khoảng 3cm a Xác định số êlectron thiếu thừa cầu
b Xác định lực tương tác Cu-lông hai cầu
c Cho hai cầu tiếp xúc với đặt chỗ cũ Xác định lực tương
tác hai cầu
Bài 4 Hai hạt bụi khơng khí cách đoạn R 3cm= , hạt
mang điện tích q= −9, 6.10 C−13
a Tính lực tĩnh điện hai hạt
b Tính số êlectron dư hạt bụi
Bài 5 Hai điện tích điểm đặt cách 1m khơng khí đẩy
một lực F 1,8N= Độ lớn điện tích tổng cộng 3.10 C−5 Tính
điện tích vật Bài 6 Hai cầu giống nhau, mang điện, đặt cách r = 20cm, chúng
hút lực F1 4.10 N3 −
= Sau đó, cho chúng tiếp xuác lại đưa vị
trí cũ thấy chúng đẩy lực
F =2, 25.10 N− Hãy xác định điện
tích ban đầu cầu Bài 7* Hai qu
ả cầu nhỏ giống nhau, mang điện tích q , q1 2 đặt khơng
khí cách r 20cm= hút lực f1 9.10 N7 −
= Đặt vào hai
cầu thuỷ tinh dày d 10cm= có sốđiện mơi ε =4 Tính lực hút
hai cầu lúc này?
Bài 8 Hai prơton có khối lượng m 1, 67.10 kg= −27 ,
điện tích q 1,6.10 C= −19 H ỏi
(3)Bài 9 Hai vật nhỏ giống nhau, vật thừa êlectron Tìm khối lượng
của vật để lực đẩy tĩnh điện lực hấp dẫn
Bài 10 Êlectron quay quanh hạt nhân ngun tử Hiđrơ theo quỹđạo trịn
bán kính R 5.10 m= −11
a Tính độ lớn lực hướng tâm đặt lên electron
b Tính vận tốc tần số chuyển động electron
Loại Tương tác giữa nhiều điện tích điểm
1/ Phương pháp chung
Thường toán yêu cầu tìm lực tổng hợp tác dụng lên điện tích
- Xác định lực thành phần F , F , 1 2
tác dụng lên điện tích q
- Lực tổng hợp tác dụng lên q: F F F= +1 2+
- F xác định theo hai phương pháp sau:
+ Phương pháp hình học: cộng hai vectơ theo quy tác hình bình hành
* F , F1
phương chiều thì: F F F= 1+ 2, F↑↑ F , F1
* F , F1
phương ngược chiều thì: F F F= 1− ( F1>F2), F↑↑F1
* F , F1
vng góc thì: F= F12+F22 , F
tạo với F1
góc α với:
F tan
F
α = * F , F1
độ lớn hợp góc α thì: F 2F cos1
2
α
= , F
tạo với F1
góc
α
* F , F1
khác độ lớn hợp góc α thì: F= F12+F22+2 F F cos1 α
+ Phương pháp hình chiếu:
* Chọn hệ trục toạ độ vng góc Oxy chiếu véc tơ lên trục toạ độ Ox, Oy được:
+ + = + + = F F F F F F y x x x y y y x F F
F= +
→ 2/ Bài tập áp dụng
Bài 1 Hai điện tích
q =4.10 C− ,
q = −4.10 C−
đặt hai điểm A, B cách
(4)a q đặt trung điểm O AB
b q đặt tai M cho AM 4cm= , BM 8cm= Bài 2 Ba điện tích điểm
1
q =27.10 C− ,
q =64.10 C− ,
q = −10 C−
đặt ba đỉnh tam giác vuông ABC vng C khơng khí Biết AC 30cm=
BC 40cm= Hãy xác định lực tác dụng lên điện tích q3
Bài 3 Hai điện tích điểm +q −q đặt hai điểm A B cách
khoảng 2a khơng khí Xác định lực tác dụng lên điện tích qo=q đặt điểm M đường trung trực AB, cách AB đoạn x Áp dụng cho
trường hợp: q 10 C= −6 , a 4cm= , x 3cm=
Bài 4 Có ba cầu nhỏ mang điện tích q1 q2 q3 q 2.10 C7 −
= = = = Đặt
trong chân không ba đỉnh tam giác cạnh a 2cm= Xác định lực điện
tổng hợp tác dụng lên điện tích
Bài 5 Tại đỉnh tam giác cạch a 6cm= khơng khí có đặt ba điện tích q1 6.10 C9
−
= ,
2
q =q = −8.10 C− Xác
định lực tác dụng lên qo 8.10 C9 − =
tâm tam giác
Bài 6 Có điện tích q đặt khơng khí đỉnh lục giác cạnh a Tìm lực tác dụng lên điện tích
Loại Khảo sát sự cân bằng điện tích 1/ Phương pháp chung
- Xác định lực tác dụng lên điện tích q
- Điều kiện để điện tích cân bằng: tổng tất véctơ lực tác dụng lên điện tích phải không: F F F 0= +1 2+ =
- Cộng véctơ theo quy tắc hình bình hành, đưa hệ lực tác dụng
lên điện tích cịn hai lực Hai lực phải trực đối → yêu cầu toán * Để ý:
- Lực đẩy Acsimét: F= ρgV
Trong đó: ρ khối lượng riêng chất chiếm chỗ vật (kg/m3), V thể tích
(5)2/ Bài tập áp dụng
Bài 1 Hai cầu nhỏ khối lượng m 0, 6g= treo khơng khí
bằng hai sợi dây nhẹ chiều dài l 50cm= vào điểm Khi hai cầu
nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy cách khoảng R 6cm=
a Tính điện tích cầu, lấy g 10m / s= 2
b Nhúng hệ thống vào rượu êtylíc (ε =27), tính khoảng cách R’ hai
quả cầu ( bỏ qua lực đẩy Acsimet)
Bài 2 Hai cầu có khối lượng m 10g= , tích điện q treo vào hai
dây mảnh, dài l 30cm= vào điểm Một cầu giữ cốđịnh vị
trí cân bằng, dây treo cầu thứ hai lệch góc α =60o so với phương thẳng đứng Xác định điện tích q Cho g 10m / s= 2
Bài 3 Hai cầu nhỏ giống nhau, khối lượng m, bán kính r, điện tích
q treo hai dây mảnh có chiều dài l vào điểm Do lực
tương tác C-lơng, dây lệch góc α so với phương thẳng đứng Nhúng hai
quả cầu vào dầu có ε =2 người ta thấy góc lệch dây α Tính khối
lượng riêng ρ cầu, biết khối lượng riêng dầu ρ =o- 0,8.10 kg / m3
Bài 4 Hai điện tích q1 2.10 C8 −
= ,
2
q = −8.10 C−
đặt A,B khơng khí,
AB 8cm= Một điện tích q3 đặt C
a C đâu để q3 nằm cân
b Dấu độ lớn q3 để q , q1 2 cân
Bài 5 Hai cầu nhỏ giống có điện tích
q =2.10 C− ,
2
q =8.10− C
đặt cố định không khí hai điểm A B cách
khoảng AB 9cm= Một cầu nhỏ thứ ba phải có điện tích q3 phải phải đặt ởđâu để nằm cân ( bỏ qua khối lượng cầu)
Bài 6 Tại ba đỉnh tam giác đều, người ta đặt ba điện tích giống
q 6.10 C= − Hỏi phải đặt điện tích thứ tư o
q đâu, có giá trị để hệ
thống nămg cân
Bài 7 Ở đỉnh hình vng cạnh a có đặt điện tích Q 10 C= −8 Xác định
(6)Bài 8 Hai cầu kim loại nhỏ giống treo vào điểm hai dây
l 20cm= Truyền cho hai cầu điện tích tổng cộng q 8.10 C= −7 , chúng đẩy
nhau, dây treo hợp thành góc 2α =90o Cho g 10m / s= 2
a Tìm khối lượng cầu
b Truyền thêm cho cầu điện tích q’, hai cầu đẩy
nhau góc hai dây treo giảm cịn 600 Tính q’
Loại Điện trường của một điện tích điểm
1/ Phương pháp chung
- Hiểu rõ yếu tố Véctơ cường độ điện trường điện tích điểm q gây điểm cách điện tích khoảng r Đặc điểm vectơ E
: + Điểm đặt: điểm ta xét
+ Phương: đường thẳng nối điểm ta xét với điện tích
+ Chiều: xa điện tích q 0> , hướng vào q 0< + Độ lớn: E k q2
r
=
ε
- Lực điện trường: F qE=
, độ lớn F= q E + Nếu q 0> F ↑↑E
; Nếu q 0< F ↑↓E
2/ Bài tập áp dụng
Bài 1 Một điện tích điểm q 10 C= −6
đặt khơng khí
a Xác định cường độ điện trường điểm cách điện tích 30cm, vẽ vactơ
cường độđiện trường điểm
b Đặt điện tích chất lỏng có số điện mơi ε =16 Điểm có
cường độđiện trường câu a cách điện tích Bài 2 Một điện tích điểm q 6.10 C= −8
đặt điện trường điện
tích điểm Q chịu tác dụng lực F 6.10 N= −4
a Tính cường độđiện trường E điểm đặt điện tích q
b Tính độ lớn điện tích Q, biết hai điện tích cách r 30cm=
(7)Bài 3 Cho điện tích điểm Q= −10 C−8
đặt điểm A dầu hoả có ε =2 Xác định cường độ điện trường điểm B cách A 6cm dầu hoả xác định
lực điện trường tác dụng lên điện tích q= −3.10 C−7 đặt tại B
Loại Cường độđiện trường nhiều điện tích điểm gây
1/ Phương pháp chung
- Xác định Véctơ cường độ điện trường: E , E
của điện tích điểm
gây điểm mà toán yêu cầu (Đặc biệt ý tới phương, chiều)
- Điện trường tổng hợp: E E = 1+E2+
- Dùng quy tắc hình bình hành để tìm cường độđiện trường tổng hợp ( phương,
chiều độ lớn) dùng phương pháp chiếu lên hệ trục toạđộ vng góc Oxy
- Nếu đề đòi hỏi xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích áp
dụng công thức: F qE=
2/ Bài tập áp dụng
Bài 1 Cho hai điện tích q1 4.10 C10 −
= , 10
2
q = −4.10 C−
đặt A, B không
khí, AB a 2cm= = Xác định vectơ cường độđiện trường E tại:
a H, trung điểm AB
b M cách A khoảng 1cm, cách B khoảng 3cm c N hợp với AB thành tam giác
Bài 2 Hai điện tích điểm
q =10 C−
q = −18 C− đặt tại hai điểm A B
cách đoạn a 3cm= khơng khí
a Tìm cường độđiện trường điểm M cách A B đoạn a
b Xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích qo 10 C9 −
= đặt M Bài 3 Cho hai điện tích điểm
1
q = −4.10 C−
q =10 C−
đặt hai điểm A
và B cách đoạn l 10cm= Xác định vị trí điểm mà cường độ điện trường khơng
Bài 4 Tại đỉnh lục giác ABCDEF cạnh a khơng khí, lần
lượt đặt điện tích q, 2q, 3q, 4q, 5q, 6q Xác định cường độ điện trường
(8)Bài 5 Hai điện tích q1 q2 q 8.10 C8 −
= = = đặt A, B khơng khí Biết
AB 2a 10cm= =
a Xác định cường độ điện trường EM
điểm M trung trực AB
và cách AB đoạn h