Bài tập tổng hợp chương 1 môn Vật lý Lớp 11 - Nguyễn Mạnh Cường

Nội dung text: Bài tập tổng hợp chương 1 môn Vật lý Lớp 11 - Nguyễn Mạnh Cường

1. BÀI TẬP TỔNG HỢP CHƯƠNG 1. Gv:Nguyễn Mạnh Cường 8 8 Bài 1. Hai điện tích q1 2.10 C , q 2 10 C đặt cách nhau 20cm trong khơng khí. Xác định độ lớn và biểu diễn lực tương tác giữa chúng? ĐS: 4,5.10 5 N 6 6 Bài 2. Hai điện tích q1 2.10 C , q 2 2.10 C đặt tại hai điểm A và B trong khơng khí. Lực tương tác giữa chúng là 0,4N. Xác định khoảng cách AB, vẽ hình lực tương tác đĩ. ĐS: 30cm Bài 3. Hai điện tích đặt cách nhau một khoảng r trong khơng khí thì lực tương tác giữa chúng là 2.10 3 N. Nếu với khoảng cách đĩ mà đặt trong điện mơi thì lực tương tác giữa chúng là 10 3 N. a/ Xác định hằng số điện mơi của điện mơi. b/ Để lực tương tác giữa hai điện tích khi đặt trong điện mơi bằng lực tương tác khi đặt trong khơng khí thì phải đặt hai điện tích cách nhau bao nhiêu? Biết trong khơng khí hai điện tích cách nhau 20cm. ĐS:  2 ; 14,14cm. Bài 4. Trong nguyên tử hiđrơ (e) chuyển động trịn đều quanh hạt nhân theo quỹ đạo trịn cĩ bán kính 5.10 -9 cm. a. Xác định lực hút tĩnh điện giữa (e) và hạt nhân. b. Xác định tần số của (e) ĐS: F=9.10-8 N b.0,7.1016 Hz Bài 5. Một quả cầu cĩ khối lượng riêng (aKLR) = 9,8.10 3 kg/m3,bán kính R=1cm tích điện q = -10 -6 C được treo -6 vào đầu một sợi dây mảnh cĩ chiều dài l =10cm. Tại điểm treo cĩ đặt một điện tích âm q 0 = - 10 C .Tất cả đặt trong dầu cĩ KLR D= 0,8 .103 kg/m3, hằng số điện mơi  =3.Tính lực căng của dây? Lấy g=10m/s2. ĐS:0,614N Bài 6. Hai quả cầu nhỏ, giống nhau, bằng kim loại. Quả cầu A mang điện tích 4,50 µC; quả cầu B mang điện tích –2,40µC. Cho chúng tiếp xúc nhau rồi đưa chúng ra cách nhau 1,56 cm. Tính lực tương tác điện giữa chúng. Bài 5. Hai điện tích điểm cĩ độ lớn bằng nhau đặt trong chân khơng, cách nhau 1 khoảng 5 cm, giữa chúng xuất hiện lực đẩy F = 1,6.10-4 N. a.Hãy xác định độ lớn của 2 điện tích điểm trên? b.Để lực tương tác giữa chúng là 2,5.10-4N thì khoảng cách giữa chúng là bao nhiêu? ĐS: 667nC và 0,0399m Bài 6 Hai vật nhỏ đặt trong khơng khí cách nhau một đoạn 1m, đẩy nhau một lực F= 1,8N. Điện tích tổng cộng của hai -5 5 5 vật là 3.10 C. Tìm điện tích của mỗi vật. ĐS: q1 2.10 C ; q2 10 C Bài 7. Hai quả cầu kim loại nhỏ như nhau mang các điện tích q 1 và q2 đặt trong khơng khí cách nhau 2 cm, đẩy nhau bằng một lực 2,7.10-4 N. Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau rồi lại đưa về vị trí cũ, chúng đẩy nhau bằng một lực 3,6.10-4N. 9 9 9 9 Tính q1, q2 ? ĐS: q1 2.10 C ; q2 6.10 C và q1 2.10 C ; q2 6.10 C và đảo lại Bài 8. Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại cĩ khối lượng 50g được treo vào cùng một điểm bằng 2 sợi chỉ nhỏ khơng giãn dài 10cm. Hai quả cầu tiếp xúc nhau tích điện cho một quả cầu thì thấy hai quả cầu đẩy nhau cho đến khi 2 dây hợp nhau gĩc 600.Tính điện tích mà ta đã truyền cho các quả cầu quả cầu.Cho g=10 m/s2. ĐS: q=3,33µC Bài 9. Một quả cầu nhỏ cĩ m = 60g ,điện tích q = 2. 10 -7 C được treo bằng sợi tơ mảnh. Ở phía dưới nĩ 10 cm cần đặt một điện tích q2 như thế nào để sức căng của sợi dây tăng gấp đơi? ĐS: q=3,33µC -9 -9 Bài 10. Hai quả cầu nhỏ tích điện q1= 1,3.10 C ,q2 = 6,5.10 C đặt cách nhau một khoảng r trong chân khơng thì đẩy nhau với một những lực bằng F. Cho 2 quả cầu ấy tiếp xúc nhau rồi đặt cách nhau cùng một khoảng r trong một chất điện mơi ε thì lực đẩy giữa chúng vẫn là F. a, Xác định hằng số điện mơi của chất điện mơi đĩ. b, Biết F = 4,5.10 -6 N ,tìm r ĐS: ε=1,8. r=1,3cm 7 Bài 11. Trong chân khơng, cho hai điện tích q1 q2 10 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 10cm. Tại điểm C 7 nằm trên đường trung trực của AB và cách AB 5cm người ta đặt điện tích q o 10 C . Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên qo. ĐS: Fo 0,051N . -6 Bài 12. Cĩ 3 điện tích điểm q 1 = q2 = q3 =q = 1,6.10 c đặt trong chân khơng tại 3 đỉnh của một tam giác đều ABC cạnh a= 16 cm.Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên mỗi điện tích. -7 -7 -6 Bài 13. Ba quả cầu nhỏ mang điện tích q 1 = 6.10 C, q2 = 2.10 C, q3 = 10 C theo thứ tự trên một đường thẳng nhúng trong nước nguyên chất cĩ  = 81. Khoảng cách giữa chúng là r 12 = 40cm, r23 = 60cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên mỗi quả cầu. 8 8 Bài 1. Hai điện tích q1 2.10 C;q2 8.10 C đặt tại A và B trong khơng khí, AB = 8cm. Một điện tích qo đặt tại C. Hỏi: a/ C ở đâu để qo cân bằng? b/ Dấu và độ lớn của qo để q1;q2 cũng cân bằng? 8 ĐS: a/ CA = 8cm; CB = 16cm; b/ qo 8.10 C . 8 7 Bài 2. Hai điện tích q1 2.10 C;q2 1,8.10 C đặt tại A và B trong khơng khí, AB = 8cm. Một điện tích q3 đặt tại C. Hỏi: a/ C ở đâu để q3 cân bằng? b*/ Dấu và độ lớn của q3 để q1;q2 cũng cân bằng? 8 ĐS: a/ CA = 4cm; CB = 12cm; b/ q3 4,5.10 C . 1
2. BÀI TẬP TỔNG HỢP CHƯƠNG 1. Gv:Nguyễn Mạnh Cường Bài 3*. Hai quả cầu nhỏ giống nhau, mỗi quả cĩ điện tích q và khối lượng m = 10g được treo bởi hai sợi dây cùng chiều dài l 30cm vào cùng một điểm O. Giữ quả cầu 1 cố định theo phương thẳng đứng, dây treo quả cầu 2 sẽ bị mg lệch gĩc 60o so với phương thẳng đứng. Cho g 10m / s2 . Tìm q? ĐS: q l 10 6 C k -8 -8 Bài 4. Hai điện tích điểm q1 = 10 C, q2 = 4. 10 C đặt tại A và B cách nhau 9 cm trong chân khơng. a. Xác định lực tương tác giữa hai điện tích? -6 b. Xác định vecto lực tác dụng lên điện tích q0 = 3. 10 C đặt tại trung điểm AB. -6 c. Phải đặt điện tích q3 = 2. 10 C tại đâu để điện tích q3 nằm cân bằng? -6 Bài 5. Hai điện tích điểm q1 = q2 = -4. 10 C, đặt tại A và B cách nhau 10 cm trong khơng khí. Phải đặt điện tích q 3 = -8 4. 10 C tại đâu để q3 nằm cân bằng? -8 -8 Bài 6. Hai điện tích q1 = - 2. 10 C, q2= -8. 10 C đặt tại A và B trong khơng khí, AB = 8 cm.Một điện tích q 3 đặt tại C. Hỏi: a. C ở đâu để q3 cân bằng? b. Dấu và độ lớn của q3 để q1 và q2 cũng cân bằng ? Bài 7: Ba quả cầu nhỏ khối lượng bằng nhau và bằng m, được treo vào 3 sợi dây cùng chiều dài l và được buộc vào cùng một điểm. Khi được tách một điện tích q như nhau, chúng đẩy nhau và xếp thành một tam giác đều cĩ cạnh a. ma3 g Tính điện tích q của mỗi quả cầu? ĐS: k 3(3l 2 a2 ) Bài 8:Cho 3 quả cầu giống hệt nhau, cùng khối lượng m và điện tích.Ở trạng thái cân bằng vị trí ba quả cầu và điểm mg treo chung O tạo thành tứ diện đều. Xác định điện tích mỗi quả cầu? ĐS: q l 6k CHỦ ĐỀ 2:BÀI TẬP VỀ ĐIỆN TRƯỜNG Bài 1. Một điện tích điểm q = 10-6C đặt trong khơng khí a. Xác định cường độ điện trường tại điểm cách điện tích 30cm, vẽ vectơ cường độ điện trường tại điểm này b. Đặt điện tích trong chất lỏng cĩ hằng số điện mơi ε = 16. Điểm cĩ cường độ điện trường như câu a cách điện tích bao nhiêu. Bài 2: 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 64V/m, tại B là 16V/m. a. Xác định cường độ điện trường tại trung điểm M của AB. -2 b. Nếu đặt tại M một điện tích điểm q0 = -10 C thì độ lớn lực điện tác dụng lên q0 là bao nhiêu? Xác định phương chiều của lực -8 -8 Bài 2: Hai điện tích q1=8.10 C, q2= -8.10 C đặt tại A, B trong khơng khí., AB=4cm. Tìm véctơ cường độ điện trường tại C với: a) CA = CB = 2cm. b) CA = 8cm; CB = 4cm. -9 c) C trên trung trực AB, cách AB 2cm, suy ra lực tác dụng lên q=2.10 C đặt tại C. ĐS: E song song với AB, hướng từ A tới B cĩ độ lớn E=12,7.105V/m; F=25,4.10-4N) Bài 5 Tại 3 đỉnh ABC của tứ diện đều SABC cạnh a trong chân khơng cĩ ba điện ích điểm q giống nhau (q<0). Xác kq 6 định điện trường tại đỉnh S của tứ diện. (ĐS: ) a2 Bài 1/ Cho hai điện tích điểm cùng dấu cĩ độ lớn q1 =4q2 đặt tại a,b cách nhau 12cm. Điểm cĩ vectơ cường độ điện trường do q1 và q2 gây ra bằng nhau ở vị trí ( Đs: r1 = 24cm, r2 = 12cm) Bài 2/ Cho hai điện tích trái dấu ,cĩ độ lớn điện tích bằng nhau, đặt tại A,B cách nhau 12cm .Điểm cĩ vectơ cường độ điện trường do q1 và q2 gây ra bằng nhau ở vị trí ( Đs: r1 = r2 = 6cm) 8 8 Bài 3/ Cho hai điện tích q1 = 9.10 C, q2 = 16.10 C đặt tại A,B cách nhau 5cm . Điểm cĩ vec tơ cương độ điện trường vuơng gĩc với nhau và E1 = E2 ( Đs: r1 = 3cm, r2 = 4cm) Bài 4: Tại ba đỉnh A,B,C của hình vuơng ABCD cạnh a = 6cm trong chân khơng, đặt ba điện tích điểm -7 -7 q1=q3= 2.10 C và q2 = -4.10 C. Xác định điện tích q4 đặt tại D để cường độ điện trường tổng hợp gây bởi hệ -7 điện tích tại tâm O của hìnhvuơng bằng 0. (q4= -4.10 C) Bài 5: Cho hình vuơng ABCD, tại A và C đặt các điện tích q 1=q3=q. Hỏi phải đặt ở B điện tích bao nhiêu để cường độ điện trường ở D bằng khơng. (ĐS: q2= 2 2q ) 2
3. BÀI TẬP TỔNG HỢP CHƯƠNG 1. Gv:Nguyễn Mạnh Cường Bài 2 Điện trường giữa hai bản của một tụ điện phẳng đặt nằm ngang cĩ cường độ E = 4900V/m. Xác định khối lượng của hạt bụi đặt trong điện trường này nếu nĩ mang điện tích q = 4.10-10C và ở trạng thái cân bằng. (ĐS: m = 0,2mg) Bài 3: Một hịn bi nhỏ bằng kim loại được đặt trong dầu. Bi cĩ thể tích V=10mm3, khối lượng m=9.10-5kg. Dầu cĩ khối lượng riêng D=800kg/m3. Tất cả được đặt trong một điện trường đều, E hướng thẳng đứng từ trên xuống, E=4,1.105V/m. Tìm điện tích của bi để nĩ cân bằng lơ lửng trong dầu. Cho g=10m/s2. ( ĐS: q=-2.10-9C) Bài 4:Một quả cầu khối lượng 1g treo bởi sợi dây mảnh ở trong điện trường cĩ cường độ E=1000V/m cĩ phương ngang thì dây treo quả cầu lệch gĩc =30 o so với phương thẳng đứng.quả cầ cĩ điện tích q>0(cho g =10m/s 2)Trả lời các câu hỏi sau: 2 3 a)Tính lực căng dây treo quả cầu ở trong điện trường A: .10-2 N; B:3 .10-2 N; C: .10-2 N; D:2.10-2 N. 3 2 10 6 10 5 b)tính điện tích quả cầu. A: C; B: C ; C: 3 .10-5C; D: 3 .10-6 C . 3 3 Bài 5:.Một quả cầu nhỏ khối lượng 0,1g cĩ điện tích q=10 -6C được treo bằngmột sợi dây mảnh ở trong điện trường E=103 V/m cĩ phương ngang cho g=10m/s 2.khi quả cầu cân bằng,tính gĩc lệch của dây treo quả cầu so với phương thẳng đứng. A: 45o; B:15o; C: 30o; D:60o. bài 6:một hạt bụi mang điện tích dương cĩ khối lượng m=10 -6g nằm cân bằng trong điện trường đều E cĩ phương nằm ngang và cĩ cường độ E=1000V/m cho g=10m/s 2;gĩc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng là 30 o.Tính điện tích hạt bụi A: 10-9C; B: 10-12C; C: 10-11C; D:10-10C. Bài 7:Hạt bụi tích điện khối lượng m=5mg nằm cân bằng trong một điện trường đều cĩ phương thẳng đứng hướng lên cĩ cường độ E=500 V/m.tính điện tích hạt bụi(cho g=10m/s2) A:10-7 C; B: 10-8C; C: 10-9C; D: 2.10-7C. Bài 8:tại 2 điểm A và B cáh nhau a đặt các điện tích cùng dấu q 1 vàq2.Tìm được điểm C trên AB mà cường độ điện q trường tại C triệt tiêu.Biết 2 = n; đặt CA=x.tính x(theo a và n) q1 a a a 1 a 1 A:x = ; B: x = ; C:x = ; D:x = n 1 n n n Bài 4: Một electron bay vào điện trường của một tụ điện phẳng theo phương song song cùng hướng với các đường sức điện trường với vận tốc ban đầu là 8.106m/s. Hiệu điện thế tụ phải cĩ giá trị nhỏ nhất là bao nhiêu để electron khơng tới được bản đối diện ĐS:U>=182V Bài 5: Hại bụi cĩ m=10-12 g nằm cân bằng giữa điện trường đều giữa hai bản tụ.Biết U=125V và d=5cm. a.Tính điện tích hạt bụi? b.Nếu hạt bụi mất đi 5e thì muốn hạt bụi cân bằng , U=? 3. Một e chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều cĩ cường độ 364 V/m. e xuất phát từ điểm M với vận tốc 3,2. 106 m/s,Hỏi: a. e đi được quảng đường dài bao nhiêu thì vận tốc của nĩ bằng 0 ? b. Sau bao lâu kể từ lúc xuất phát e trở về điểm M ?Đ s: 0,08 m, 0,1 s 5: Giữa hai bản kim loại đặt song song nằm ngang tích điện trái dấu cĩ một hiệu điện thế U 1=1000V khoảng cách giữa hai bản là d=1cm. Ở đúng giưã hai bản cĩ một giọt thủy ngân nhỏ tích điện dương nằm lơ lửng. Đột nhiên hiệu điện thế giảm xuống chỉ cịn U2 = 995V. Hỏi sau bao lâu giọt thủy ngân rơi xuống bản dương? Bài 3. . Cho 2 bản kim loại phẳng cĩ độ dài l=5 cm đặt nằm ngang song song với nhau,cách nhau d=2 cm. Hiệu điện 7 thế giữa 2 bản là 910V. Một e bay theo phương ngang vào giữa 2 bản với vận tốc ban đầu v0=5.10 m/s. Biết e ra khỏi được điện trường. Bỏ qua tác dụng của trọng trường 1) Viết ptrình quĩ đạo của e trong điện trường(y=0,64x2) 2) Tính thời gian e đi trong điện trường? Vận tốc của nĩ tại điểm bắt đầu ra khỏi điện trường?(10-7s, 5,94m/s) 3) Tính độ lệch của e khỏi phương ban đầu khi ra khỏi điện trường? ( ĐS: 0,4 cm) Bài 4: 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. 3
4. BÀI TẬP TỔNG HỢP CHƯƠNG 1. Gv:Nguyễn Mạnh Cường BÀI TẬP PHẦN TỤ ĐIỆN 2. Một tụ điện không khí nếu được tích điện lượng 5,2. 10-9 C thì điện trường giữa hai bản tụ là 20000 V/m. Tính diện tích mỗi bản tụ. Đ s: 0,03 m2. 3. Một tụ điện phẳng điện dung 12 pF, điện môi là không khí. Khoảng cách giữa hai bản tụ 0,5 cm. Tích điện cho tụ điện dưới hiệu điện thế 20 V. Tính: a. điện tích của tụ điện.b. Cường độ điện trường trong tụ. Đ s: 24. 10-11C, 4000 V/m. 4. Một tụ điện phẳng không khí, điện dung 40 pF, tích điện cho tụ điện ở hiệu điện thế 120V. a. Tính điện tích của tụ. b. Sau đó tháo bỏ nguồn điện rồi tăng khoảng cách giữa hai bản tụ lên gấp đôi. Tính hiệu điện thế mới giữa hai bản tụ. Biết rằng điện dung của tụ điện phẳng tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai bản của nó. Đ s: 48. 10-10C, 240 V. 5. Tụ điện phẳng không khí có điện dung C = 500 pF được tích điện đến hiệu điện thế 300 V. a. Tính điện tích Q của tụ điện. b. Ngắt tụ điện khỏi nguồn rồi nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng có  = 2. Tính điện dung C1 , điện tích Q1 và hiệu điện thế U1 của tụ điện lúc đó. c. Vẫn nối tụ điện với nguồn nhưng nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng có  = 2. Tính C2 , Q2 , U2 của tụ điện. Đ s: a/ 150 nC ; b/ C1 = 1000 pF, Q1 = 150 nC, U1 = 150 V. c/ C2 = 1000 pF, Q2 = 300 nC, U2 = 300 V. A Bài 14: Bốn tấm kim loại phẳng giống nhau như hình vẽ. Khoảng cách BD= 2AB=2DE. B và D được nối với nguồn B điện U=12V, sau đĩ ngắt nguồn đi. Tìm hiệu điện thế giữa B và D nếu sau đĩ: D a) Nối A với B b) Khơng nối A với B nhưng lấp đầy khoảng giữa B và D C bằng điện mơi  3 Đ/S a) 8V b) 6V Bài 15: Tụ điện phẳng khơng khí C=2pF. Nhúng chìm một nửa vào trong điện mơi lỏng  3 . Tìm điện dung của tụ điện nếu khi nhúng, các bản đặt : a) Thẳng đứng b) Nằm ngang Đ/S a) 4pF b)3pF 4