Giáo án chuyên đề môn Vật lý Lớp 11 - Trường THPT Vĩnh Yên

287 trang thungat 1960

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo án chuyên đề môn Vật lý Lớp 11 - Trường THPT Vĩnh Yên", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_an_chuyen_de_mon_vat_ly_lop_11_truong_thpt_vinh_yen.doc

Nội dung text: Giáo án chuyên đề môn Vật lý Lớp 11 - Trường THPT Vĩnh Yên

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Ngày soạn Ngày giảng: BUỔI 1: ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG.ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH I.MỤC TIÊU : - Kiến thức cơ bản về định luật cu lông, định luật bảo toàn điện tích - Bài tập vận dụng định luật cu lông - Vận dụng được các kiến thức về véc tơ để xác định lực tương tác Cu lông. - Vận dụng giải được các dạng toán cơ bản và nâng cao về định luật cu lông, định luật bảo toàn điện tích II CHUẨN BỊ : GV: Chuẩn bị hệ thống kiến thức, hệ thống dạng bài tập và phương pháp giải HS: Ôn tập các kiến thức liên quan III. KIẾN THỨC CƠ BẢN : Ca 1: I. Sự nhiễm điện của các vật. Điện tích. Tương tác điện 1. Sự nhiễm điện của các vật Một vật có thể bị nhiễm điện do : cọ xát lên vật khác, tiếp xúc với một vật nhiễm điện khác, đưa lại gần một vật nhiễm điện khác. Có thể dựa vào hiện tượng hút các vật nhẹ để kiểm tra xem vật có bị nhiễm điện hay không. 2. Điện tích. Điện tích điểm Vật bị nhiễm điện còn gọi là vật mang điện, vật tích điện hay là một điện tích. Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét. 3. Tương tác điện Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau. Các điện tích khác dấu thì hút nhau. II. Định luật Cu-lông. Hằng số điện môi 1. Định luật Cu-lông Lực hút hay đẩy giữa hai diện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. | q q | F = k1 2 ; k = 9.109 Nm2/C2. r 2 Đơn vị điện tích là culông (C). 2. Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi đồng tính. Hằng số điện môi + Điện môi là môi trường cách điện. + Khi đặt các điện tích trong một điện môi đồng tính thì lực tương tác giữa chúng sẽ yếu đi  lần so với khi đặt nó trong chân không.  gọi là hằng số điện môi của môi trường ( 1). | q q | + Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi : F = k1 2 . r 2 + Hằng số điện môi đặc cho tính chất cách điện của chất cách điện. III. Thuyết electron 1. Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện. Điện tích nguyên tố a) Cấu tạo nguyên tử 1
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Gồm: hạt nhân mang điện tích dương nằm ở trung tâm và các electron mang điện tích âm chuyển động xung quanh. Hạt nhân cấu tạo bởi hai loại hạt là nơtron không mang điện và prôtôn mang điện dương. Electron có điện tích là -1,6.10-19C và khối lượng là 9,1.10-31kg. Prôtôn có điện tích là +1,6.10-19C và khối lượng là 1,67.10 -27kg. Khối lượng của nơtron xấp xĩ bằng khối lượng của prôtôn. Số prôtôn trong hạt nhân bằng số electron quay quanh hạt nhân nên bình thường thì nguyên tử trung hoà về điện. b) Điện tích nguyên tố Điện tích của electron và điện tích của prôtôn là điện tích nhỏ nhất mà ta có thể có được. Vì vậy ta gọi chúng là điện tích nguyên tố. 2. Thuyết electron + Bình thường tổng đại số tất cả các điện tích trong nguyên tử bằng không, nguyên tử trung hoà về điện. Nếu nguyên tử bị mất đi một số electron thì tổng đại số các điện tích trong nguyên tử là một số dương, nó là một ion dương. Ngược lại nếu nguyên tử nhận thêm một số electron thì nó là ion âm. + Khối lượng electron rất nhỏ nên chúng có độ linh động rất cao. Do đó electron dễ dàng bứt khỏi nguyên tử, di chuyển trong vật hay di chuyển từ vật này sang vật khác làm cho các vật bị nhiễm điện. Vật nhiễm điện âm là vật thiếu electron; Vật nhiễm điện dương là vật thừa electron. 3. Vận dụng a. Vật dẫn điện và vật cách điện Vật dẫn điện là vật có chứa các điện tích tự do. Vật cách điện là vật không chứa các electron tự do. Sự phân biệt vật dẫn điện và vật cách điện chỉ là tương đối. b. Sự nhiễm điện do tiếp xúc Nếu cho một vật tiếp xúc với một vật nhiễm điện thì nó sẽ nhiễm điện cùng dấu với vật đó. c. Sự nhiễm diện do hưởng ứng Đưa một quả cầu A nhiễm điện dương lại gần đầu M của một thanh kim loại MN trung hoà về điện thì đầu M nhiễm điện âm còn đầu N nhiễm điện dương III. Định luật bảo toàn điện tích Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số các điện tích là không đổi. IV. VẬN DỤNG : A. Phương pháp chung: Nắm được có hai loại điện tích và vận dụng áp dụng định luật Cu lông để xác định lực tác dụng lên các điện tích 1. Hai loại điện tích: - Điện tích dương và điện tích âm - Hai điện tích cùng dấu thì đẩy nhau,trái dấu thì hút nhau - Điện tích dương nhỏ nhất là của proton, điện tích âm nhỏ nhất là điện tích của electron Giá trị tuyệt đối của chúng là e = 1,6.10-19C 2. Định luật Cu-lông : Lực tương tác giữa hai điện tích điểm q1 và q2 đứng yên trong chân không có : q1 q2 q1 q2 2 r r (q1.q2 0)
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 phương trùng với đường thẳng nối vị trí 2 điện tích . chiều : là chiều lực đẩy nếu 2 điện tích cùng dấu (tức là có q1.q2 > 0). là chiều lực hút nếu 2 điện tích trái dấu (tức là có q1.q2 < 0). độ lớn :  tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích .  tỉ lệ nghịch với bình phương khỏang cách giữa chúng . q .q - Công thức tính độ lớn : F k. 1 2 Với. k= 9.109 N.m2 /C2 r 2 - Trường hợp hai điện tích điểm đặt trong điện môi có hằng số điện môi : 3. Định luật bảo toàn điện tích: Trong một hệ cô lập về điện, tổng đại số các điện tích là một hằng số CHÚ Ý: Khi cho 2 quả cầu có điện tích là q1 và q2 tiếp xúc với nhau thì sau khi tiếp xúc điện tích của mỗi quả cầu là bằng nhau và bằng: q1 q2 q 2 Ca 2: B. BÀI TẬP: I. BÀI TẬP VÍ DỤ: Bài 1: Hai điện tích điểm cách nhau một khoảng r =3cm trong chân không hút nhau bằng một lực F = 6.10-9N. Điện tích tổng cộng của hai điện tích điểm là Q=10 -9C. Tính điện đích của mỗi điện tích điểm: Hướng dẫn giải: Áp dụng định luật Culong: 2 q1q2 Fr 18 2 F k 2 q1q2 6.10 C (1) r k Theo đề: 9 q1 q2 10 C (2) Giả hệ (1) và (2) 9 q1 3.10 C 9 q2 2.10 C Bài 2: 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 đảy nhau một lực F2=0,9N. tính điện tích mỗi quả cầu trước và sau khi tiếp xúc. Hướng dẫn giải: 3
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 2 Fr 10 2 Trước khi tiếp xúc q1q2 8.10 C (1) k Điện tích hai quả cầu sau khi tiếp xúc: q q q, q, 1 2 1 2 2 2 q q 1 2 2 F k q q 2.10 5 C (2) 2 r2 1 2 5 q1 4.10 C Từ hệ (1) và (2) suy ra: 5 q2 2.10 C Bài 3: Cho hai điện tích q1=4C , q2=9C đặt tại hai điểm A và B trong chân không AB=1m. Xác định vị trí của điểm M để đặt tại M một điện tích q0, lực điện tổng hợp tác dụng lên q0 bằng 0, chứng tỏ rằng vị trí của M không phụ thuộc giá trị của q0. Hướng dẫn giải: q q q Giả sử q > 0. Hợp lực tác dụng lên q : 1 0 2 0 0 A B F10 F20 0 F20 F10 Do đó: q q q q F F k 1 0 k 1 0 AM 0,4m 10 20 AM2 AB AM Theo phép tính toán trên ta thấy AM không phụ thuộc vào q0. Bài 5: Hai điện tích q 1, q2 đặt cách nhau một khoảng r=10cm thì tương tác với nhau bằng F lực F trong không khí và bằng nếu đặt trong dầu. Để lực tương tác vẫn là F thì hai điện 4 tích phải đạt cách nhau bao nhiêu trong dầu? Hướng dẫn giải: q q q q r F k 1 2 k 1 2 r, 5cm r2 r,2  II. BÀI TẬP ĐỀ NGHỊ 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 ĐS: F = 9,216.10-8 (N). 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. -9 ĐS: q1 = q2 = 2,67.10 (C). Bài 3: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r1 = 2 -4 (cm). Lực đẩy giữa chúng là F1 = 1,6.10 (N). Để lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng -4 F2= 2,5.10 (N) Tính khoảng cách giữa hai điện tích khi đó. ĐS: r 2 = 1,6 (cm). 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: 4
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 ĐS: lực hút với độ lớn F = 45 (N). 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 ĐS: cùng dấu, độ lớn là 4,025.10-3 ( C). Bài 6: 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: ĐS: r = 6 (cm). -6 -6 Bài 7: Có hai điện tích q1 = + 2.10 (C), q2 = - 2.10 (C), đặt tại hai điểm A, B trong chân -6 không và cách nhau một khoảng 6 (cm). Một điện tích q3 = + 2.10 (C), đặt trên đương trung trực của AB, cách AB một khoảng 4 (cm). Độ lớn của lực điện do hai điện tích q 1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 bao nhiêu. ĐS: F = 17,28 (N). III . BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1. Hai chất điểm mang điện tích q 1, q2 khi đặt gần nhau chúng đẩy nhau. Kết luận nào sau đây không đúng? A. q1 và q2 đều là điện tích dương. B. q1 và q2 đều là điện tích âm. C. q1 và q2 trái dấu nhau. D. q1 và q2 cùng dấu nhau. Câu 2. Có hai điện tích điểm q1 và q2, chúng hút nhau. Khẳng định nào sau đây là đúng? A. q1> 0 và q2 > 0. B. q1 0. D. q1.q2 < 0. Câu 3. Khẳng định nào sau đây không đúng khi nói về lực tương tác giữa hai điện tích điểm trong chân không? A. có phương là đường thẳng nối hai điện tích B. có độ lớn tỉ lệ với tích độ lớn hai điện tích C. có độ lớn tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai điện tích D. là lực hút khi hai điện tích trái dấu Câu 4. Công thức của định luật Culông là q q q q q q q q A. F k 1 2 B. F 1 2 C. F k 1 2 D. F 1 2 r 2 r 2 r 2 k.r 2 Câu 5. Hai điện tích điểm đều bằng +q đặt cách xa nhau 5cm. Nếu một điện tích được thay bằng –q, để lực tương tác giữa chúng có độ lớn không đổi thì khoảng cách giữa chúng bằng A. 2,5cm B. 5cm C. 10cm D. 20cm Câu 6. Nếu độ lớn điện tích của một trong hai vật mang điện giảm đi một nửa, đồng thời khoảng cách giữa chúng tăng lên gấp đôi thì lực tương tác điện giữa hai vật sẽ A. giảm 2 lần B. giảm 4 lần. C. giảm 8 lần. D. không đổi. Câu 7. Hai điện tích bằng nhau đặt trong không khí cách nhau 4cm thì lực hút giữa chúng là 10- 5N. Để lực hút giữa chúng là 2,5.10-6 N thì chúng phải đặt cách nhau A. 1cm B. 8cm C. 16cm D. 2cm -9 -9 Câu 8. Hai điện tích điểm q 1= 2.10 C; q2= 4.10 C đặt cách nhau 3cm trong không khí, lực tương tác giữa chúng có độ lớn A. 8.10-5N B. 9.10-5N C. 8.10-9N D. 9.10-6N -9 -9 -5 Câu 9. Hai điện tích điểm q1 = 10 C và q2 = -2.10 C hút nhau bằng lực có độ lớn 10 N khi đặt trong không khí. Khoảng cách giữa chúng là A. 3cm B. 4cm C. 3 2 cm D. 4 2 cm Câu 10. Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không, cách nhau một đoạn 4cm. Lực đẩy tĩnh điện giữa chúng là F = 10-5N. Độ lớn mỗi điện tích là A. q 1,3.10 9 C B. q 2.10 9 C C. q 2,5.10 9 C D. q 2.10 8 C Câu 11. Hai điện tích bằng nhau, nhưng khác dấu, chúng hút nhau bằng một lực 10 -5N. Khi chúng rời xa nhau thêm một khoảng 4mm, lực tương tác giữa chúng bằng 2,5.10-6N. Khoảng cách ban đầu của các điện tích bằng 5
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 A. 1mm. B. 2mm. C. 4mm. D. 8mm. Câu 12. Hai điện tích điểm có độ lớn điện tích tổng cộng là 3.10 -5C khi đặt chúng cách nhau 1m trong không khí thì chúng đẩy nhau bằng lực 1,8N. Điện tích của chúng là A. 2,5.10-5C và 0,5.10-5C B.1,5.10-5C và 1,5.105C C. 2.10-5C và 10-5C D.1,75.10-5C và 1,25.10-5C Câu 13. Hai điện tích điểm q1, q2 khi đặt trong không khí chúng hút nhau bằng lực F, khi đưa chúng vào trong dầu có hằng số điện môi  =2 thì lực tương tác giữa chúng là F’ với A. F' = F B. F' = 2F C. F' = 0,5F D. F' = 0,25F -8 -8 Câu 14. Hai điện tích điểm q1 = 10 C, q2 = -2.10 C đặt cách nhau 3cm trong dầu có hằng số điện môi bằng 2. Lực hút giữa chúng có độ lớn A. 10-4N B. 10-3N C. 2.10-3N D. 0,5.10-4N -9 -9 Câu 15. Hai quả cầu nhỏ mang điện tích q 1 = 10 C và q2 = 4.10 C đặt cách nhau 6cm trong điện môi thì lực tương tác giữa chúng là 0,5.10-5N. Hằng số điện môi bằng A. 3 B. 2 C. 0,5 D. 2,5 Câu 16. Hai điện tích q1, q2 đặt cách nhau 6cm trong không khí thì lực tương tác giữa chúng là 2.10-5N. Khi đặt chúng cách nhau 3cm trong dầu có hằng số điện môi  = 2 thì lực tương tác giữa chúng là. A. 4.10-5N B. 10-5N C. 0,5.10-5 D. 6.10-5N Câu 17. Hai điện tích điểm q1, q2 khi đặt cách nhau khoảng r trong không khí thì chúng hút nhau bằng lực F, khi đưa chúng vào trong dầu có hằng số điện môi là  = 4 và đặt chúng cách nhau khoảng r' = 0,5r thì lực hút giữa chúng là A. F' = F B. F' = 0,5F C. F' = 2F D. F' = 0,25F Câu 18. Hai điện tích q1 và q2 khi đặt cách nhau khoảng r trong không khí thì lực tương tác giữa chúng là F. Để độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích vẫn là F khi đặt trong nước nguyên chất (hằng số điện môi của nước nguyên chất bằng 81) thì khoảng cách giữa chúng phải A. tăng lên 9 lần B. giảm đi 9 lần C.tăng lên 81 lần D.giảm đi 81 lần. Câu 19. Hai điện tích điểm q 1 và q2 đặt cách nhau 30cm trong không khí, lực tác dụng giữa chúng là F0. Nếu đặt chúng trong dầu thì lực tương tác bị giảm đi 2,25 lần. Để lực tương tác vẫn bằng F0 thì cần dịch chúng lại một khoảng A. 10cm B. 15cm C. 5cm D.20cm Câu 20. Hai điện tích điểm đặt trong không khí, cách nhau một khoảng 20cm lực tương tác tĩnh điện giữa chúng có một giá trị nào đó. Khi đặt trong dầu, ở cùng khoảng cách, lực tương tác tĩnh điện giữa chúng giảm 4 lần. Để lực tương tác giữa chúng bằng lực tương tác ban dầu trong không khí, phải đặt chúng trong dầu cách nhau A. 5cm B. 10cm C. 15cm D. 20cm -8 -8 Câu 21. Hai điện tích q 1= 4.10 C và q2= - 4.10 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau một khoảng 4cm trong không khí. Lực tác dụng lên điện tích q = 2.10-7C đặt tại trung điểm O của AB là A. 0N B. 0,36N C. 36N D. 0,09N Câu 22. Cho hai điện tích điểm q 1,q2 có độ lớn bằng nhau và cùng dấu, đặt trong không khí và cách nhau một khoảng r. Đặt điện tích điểm q3 tại trung điểm đoạn thẳng nối hai điện tích q1,q2. Lực tác dụng lên điện tích q3 là q q q q q q A. F 4k 1 2 B. F 8k 1 3 C. F 4k 1 3 D. F = 0 r2 r 2 r 2 -8 -8 Câu 23. Hai điện tích q1 = 4.10 C và q2 = - 4.10 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 4cm trong không khí. Lực tác dụng lên điện tích q = 2.10 -9C đặt tại điểm M cách A 4cm, cách B 8cm là A. 6,75.10-4N B. 1,125. 10-3N C. 5,625. 10-4N D. 3,375.10-4N 6
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Câu 24. Tại ba đỉnh A, B, C của một tam giác đều cạnh a=0,15m có ba điện tích q A = 2C; qB = 8C; qc = - 8C. Véc tơ lực tác dụng lên qA có độ lớn A. F = 6,4N và hướng song song với BC B. F = 5,9N và hướng song song với BC C. F = 8,4N và hướng vuông góc với BC D. F = 6,4N và hướng song song với -6 -6 Câu 25. Có hai điện tích q 1= 2.10 C, q2 = - 2.10 C, đặt tại hai điểm A, B trong chân -6 không và cách nhau một khoảng 6cm. Một điện tích q 3= 2.10 C, đặt trên đường trung trực của AB, cách AB một khoảng 4 cm. Độ lớn của lực điện do hai điện tích q 1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 là A. 14,40N B. 17,28 N C. 20,36 N D. 28,80N . BÀI TẬP TỰ LUẬN: 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 ĐS: F = 9,216.10-8 (N). 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. -9 ĐS: q1 = q2 = 2,67.10 (C). Bài 3: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r1 = 2 -4 (cm). Lực đẩy giữa chúng là F1 = 1,6.10 (N). Để lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng -4 F2= 2,5.10 (N) Tính khoảng cách giữa hai điện tích khi đó. ĐS: r 2 = 1,6 (cm). 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: ĐS: lực hút với độ lớn F = 45 (N). 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 ĐS: cùng dấu, độ lớn là 4,025.10-3 ( C). Bài 6: 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: ĐS: r = 6 (cm). -6 -6 Bài 7: Có hai điện tích q1 = + 2.10 (C), q2 = - 2.10 (C), đặt tại hai điểm A, B trong chân -6 không và cách nhau một khoảng 6 (cm). Một điện tích q3 = + 2.10 (C), đặt trên đương trung trực của AB, cách AB một khoảng 4 (cm). Độ lớn của lực điện do hai điện tích q 1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 bao nhiêu. ĐS: F = 17,28 (N). BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1. Hai chất điểm mang điện tích q 1, q2 khi đặt gần nhau chúng đẩy nhau. Kết luận nào sau đây không đúng? A. q1 và q2 đều là điện tích dương. B. q1 và q2 đều là điện tích âm. C. q1 và q2 trái dấu nhau. D. q1 và q2 cùng dấu nhau. Câu 2. Có hai điện tích điểm q1 và q2, chúng hút nhau. Khẳng định nào sau đây là đúng? A. q1> 0 và q2 > 0. B. q1 0. D. q1.q2 < 0. Câu 3. Khẳng định nào sau đây không đúng khi nói về lực tương tác giữa hai điện tích điểm trong chân không? A. có phương là đường thẳng nối hai điện tích B. có độ lớn tỉ lệ với tích độ lớn hai điện tích 7
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 C. có độ lớn tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai điện tích D. là lực hút khi hai điện tích trái dấu Câu 4. Công thức của định luật Culông là q q q q q q q q A. F k 1 2 B. F 1 2 C. F k 1 2 D. F 1 2 r 2 r 2 r 2 k.r 2 Câu 5. Hai điện tích điểm đều bằng +q đặt cách xa nhau 5cm. Nếu một điện tích được thay bằng –q, để lực tương tác giữa chúng có độ lớn không đổi thì khoảng cách giữa chúng bằng A. 2,5cm B. 5cm C. 10cm D. 20cm Câu 6. Nếu độ lớn điện tích của một trong hai vật mang điện giảm đi một nửa, đồng thời khoảng cách giữa chúng tăng lên gấp đôi thì lực tương tác điện giữa hai vật sẽ A. giảm 2 lần B. giảm 4 lần. C. giảm 8 lần. D. không đổi. Câu 7. Hai điện tích bằng nhau đặt trong không khí cách nhau 4cm thì lực hút giữa chúng là 10- 5N. Để lực hút giữa chúng là 2,5.10-6 N thì chúng phải đặt cách nhau A. 1cm B. 8cm C. 16cm D. 2cm -9 -9 Câu 8. Hai điện tích điểm q 1= 2.10 C; q2= 4.10 C đặt cách nhau 3cm trong không khí, lực tương tác giữa chúng có độ lớn A. 8.10-5N B. 9.10-5N C. 8.10-9N D. 9.10-6N -9 -9 -5 Câu 9. Hai điện tích điểm q1 = 10 C và q2 = -2.10 C hút nhau bằng lực có độ lớn 10 N khi đặt trong không khí. Khoảng cách giữa chúng là A. 3cm B. 4cm C. 3 2 cm D. 4 2 cm Câu 10. Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không, cách nhau một đoạn 4cm. Lực đẩy tĩnh điện giữa chúng là F = 10-5N. Độ lớn mỗi điện tích là A. q 1,3.10 9 C B. q 2.10 9 C C. q 2,5.10 9 C D. q 2.10 8 C Câu 11. Hai điện tích bằng nhau, nhưng khác dấu, chúng hút nhau bằng một lực 10 -5N. Khi chúng rời xa nhau thêm một khoảng 4mm, lực tương tác giữa chúng bằng 2,5.10-6N. Khoảng cách ban đầu của các điện tích bằng A. 1mm. B. 2mm. C. 4mm. D. 8mm. Câu 12. Hai điện tích điểm có độ lớn điện tích tổng cộng là 3.10 -5C khi đặt chúng cách nhau 1m trong không khí thì chúng đẩy nhau bằng lực 1,8N. Điện tích của chúng là A. 2,5.10-5C và 0,5.10-5C B.1,5.10-5C và 1,5.105C C. 2.10-5C và 10-5C D.1,75.10-5C và 1,25.10-5C Câu 13. Hai điện tích điểm q1, q2 khi đặt trong không khí chúng hút nhau bằng lực F, khi đưa chúng vào trong dầu có hằng số điện môi  =2 thì lực tương tác giữa chúng là F’ với A. F' = F B. F' = 2F C. F' = 0,5F D. F' = 0,25F -8 -8 Câu 14. Hai điện tích điểm q1 = 10 C, q2 = -2.10 C đặt cách nhau 3cm trong dầu có hằng số điện môi bằng 2. Lực hút giữa chúng có độ lớn A. 10-4N B. 10-3N C. 2.10-3N D. 0,5.10-4N -9 -9 Câu 15. Hai quả cầu nhỏ mang điện tích q 1 = 10 C và q2 = 4.10 C đặt cách nhau 6cm trong điện môi thì lực tương tác giữa chúng là 0,5.10-5N. Hằng số điện môi bằng A. 3 B. 2 C. 0,5 D. 2,5 Câu 16. Hai điện tích q1, q2 đặt cách nhau 6cm trong không khí thì lực tương tác giữa chúng là 2.10-5N. Khi đặt chúng cách nhau 3cm trong dầu có hằng số điện môi  = 2 thì lực tương tác giữa chúng là. A. 4.10-5N B. 10-5N C. 0,5.10-5 D. 6.10-5N Câu 17. Hai điện tích điểm q1, q2 khi đặt cách nhau khoảng r trong không khí thì chúng hút nhau bằng lực F, khi đưa chúng vào trong dầu có hằng số điện môi là  = 4 và đặt chúng cách nhau khoảng r' = 0,5r thì lực hút giữa chúng là A. F' = F B. F' = 0,5F C. F' = 2F D. F' = 0,25F 8
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Câu 18. Hai điện tích q1 và q2 khi đặt cách nhau khoảng r trong không khí thì lực tương tác giữa chúng là F. Để độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích vẫn là F khi đặt trong nước nguyên chất (hằng số điện môi của nước nguyên chất bằng 81) thì khoảng cách giữa chúng phải A. tăng lên 9 lần B. giảm đi 9 lần C.tăng lên 81 lần D.giảm đi 81 lần. Câu 19. Hai điện tích điểm q 1 và q2 đặt cách nhau 30cm trong không khí, lực tác dụng giữa chúng là F0. Nếu đặt chúng trong dầu thì lực tương tác bị giảm đi 2,25 lần. Để lực tương tác vẫn bằng F0 thì cần dịch chúng lại một khoảng A. 10cm B. 15cm C. 5cm D.20cm Câu 20. Hai điện tích điểm đặt trong không khí, cách nhau một khoảng 20cm lực tương tác tĩnh điện giữa chúng có một giá trị nào đó. Khi đặt trong dầu, ở cùng khoảng cách, lực tương tác tĩnh điện giữa chúng giảm 4 lần. Để lực tương tác giữa chúng bằng lực tương tác ban dầu trong không khí, phải đặt chúng trong dầu cách nhau A. 5cm B. 10cm C. 15cm D. 20cm -8 -8 Câu 21. Hai điện tích q 1= 4.10 C và q2= - 4.10 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau một khoảng 4cm trong không khí. Lực tác dụng lên điện tích q = 2.10-7C đặt tại trung điểm O của AB là A. 0N B. 0,36N C. 36N D. 0,09N Câu 22. Cho hai điện tích điểm q 1,q2 có độ lớn bằng nhau và cùng dấu, đặt trong không khí và cách nhau một khoảng r. Đặt điện tích điểm q3 tại trung điểm đoạn thẳng nối hai điện tích q1,q2. Lực tác dụng lên điện tích q3 là q q q q q q A. F 4k 1 2 B. F 8k 1 3 C. F 4k 1 3 D. F = 0 r2 r 2 r 2 -8 -8 Câu 23. Hai điện tích q1 = 4.10 C và q2 = - 4.10 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 4cm trong không khí. Lực tác dụng lên điện tích q = 2.10 -9C đặt tại điểm M cách A 4cm, cách B 8cm là A. 6,75.10-4N B. 1,125. 10-3N C. 5,625. 10-4N D. 3,375.10-4N Câu 24. Tại ba đỉnh A, B, C của một tam giác đều cạnh a=0,15m có ba điện tích q A = 2C; qB = 8C; qc = - 8C. Véc tơ lực tác dụng lên qA có độ lớn A. F = 6,4N và hướng song song với BC B. F = 5,9N và hướng song song với BC C. F = 8,4N và hướng vuông góc với BC D. F = 6,4N và hướng song song với -6 -6 Câu 25. Có hai điện tích q 1= 2.10 C, q2 = - 2.10 C, đặt tại hai điểm A, B trong chân -6 không và cách nhau một khoảng 6cm. Một điện tích q 3= 2.10 C, đặt trên đường trung trực của AB, cách AB một khoảng 4 cm. Độ lớn của lực điện do hai điện tích q 1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 là A. 14,40N B. 17,28 N C. 20,36 N D. 28,80N . 9
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Ngày soạn Ngày giảng: Buổi 2: : ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG-ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH I.MỤC TIÊU : - Bài tập xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên một điện tích . - Khảo sát sự cân bằng của một điện tích - Vận dụng giải được các dạng toán cơ bản và nâng cao về định luật cu lông, định luật bảo toàn điện tích II CHUẨN BỊ : GV: Chuẩn bị hệ thống kiến thức, hệ thống dạng bài tập và phương pháp giải HS: Ôn tập các kiến thức liên quan III. KIẾN THỨC CƠ BẢN : Ca1 : A. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP 1. Khi điện tích chịu tác dụng của nhiều lực: Hợp lực tác dụng lên điện tích là: F F1 F2 Việc xác định lực tổng hợp tác dụng lên điện tích được xác định theo quy tắc tổng hợp véc tơ Xét trường hợp chỉ có hai lực: F F1 F2 Các trường hợp đặc biệt : a. Khí F1 cùng hướng với F2 : và F cùng hướng với F1 ,F2 : F = F + F 1 2 b. Khi F1 ngược hướng với F2 : F1 khi : F1 F2 F F1 F2 và F cùng hướng với F2 khi : F1 F2 c. Khi F1  F2 2 2 F F1 F2 F hợp với F1 một góc xác định bởi: F tan 2 F1 · d. Khi F1 = F2 và F1,F2 10
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 F 2F1 cos 2 2. Bài toán 1: Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên một điện tích điểm: Bước 1: Vẽ hình và xác định phương chiều của các lực thành phần Bước 2: Viết biểu thức định luật Cu-lông đối với mỗi cặp điện tích Bước 3: Viết biểu thức của nguyên lí chồng chất lực điện Bước 4: So sánh về phương chiều của các lực thành phần và đưa ra biểu thức xác định độ lớn của lực tổng hợp B. BÀI TẬP: I. BÀI TẬP VÍ DỤ: Bài 1: Cho hai điện tích điểm q 1=16C và q2 = -64C 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C đặt tại: a. Điểm M: AM = 60cm, BM = 40cm. b. Điểm N: AV = 60cm, BN = 80cm Hướng dẫn giải: A M F10 F20 F a. Vì MA + MB = AB vậy 3 điểm M, A, B thẳng hàng M nằm giữa AB Lực điện tổng hợp tác dụng lên q0: q1 q0 q2 F F10 F20 Vì F10 cùng hường với F20 nên: q q q q F F F k 1 0 k 2 0 16N 10 20 AM2 BM2 F cùng hường với F10 và F20 2 2 2 F10 b. Vì NA NB AB NAB vuông tại q N. Hợp lực tác dụng lên q0 là: N F F F10 F20 2 2 F20 F F10 F20 3,94V q1 q2 F hợp với NB một góc : A B F tan 10 0,44 240 F20 Bài 2: 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 cần phải đạt một điện tích q2 như thế nào để lực căng dây giảm đi một nửa. Hướng dẫn giải: Lực căng của sợi dây khi chưa đặt điện tích: T = P = mg Lực căng của sợi dây khi đặt điện tích: 11
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 P T T = P – F = 2 2 P q1q2 mg mgr 7  F k 2 q 4.10 C P 2 r 2 2kq1 -7 Vậy q2 > 0 và có độ lớn q2 = 4.10 C -9 Bài 3: Hai quả cầu kim loại nhỏ hoàn toàn giống nhau mang điện tích q 1 = 1,3.10 C và -9 q2=6.5.10 C, đặt trong không khí cách nhau một kh oảng r thì đẩy nhau với lực F. Chi hai quả cầu tiếp xúc nhau, rồi đặt chung trong một lớp điện môi lỏng, cũng cách nhau một khoảng r thì lực đẩy giữa chúng cũng bằn F a. Xác đinh hằng số điện môi  b. Biết lực tác đụng F = 4,6.10-6N. Tính r. Hướng dẫn giải: a. Khi cho hai quả cầu tiếp xúc nhau thì: q q q, q, 1 2 1 2 2 Ta có: 2 q q 1 2 , 2 q1.q2 F F k k  1,8 r 2 r 2 b. Khoảng cách r: q q q q F k 1 2 r k 1 2 0,13m r 2 F Bài 4: Hai quả cầu kim loại giống nhau, mang điện tích q 1, q2 đặt cách nhau 20cm thì hút -7 nhau bợi một lực F 1 = 5.10 N. Nối hai quả cầu bằng một dây dẫn, xong bỏ dây dẫn đi thì -7 hai quả cầu đẩy nhau với một lực F2 = 4.10 N. Tính q1, q2. Hướng dẫn giải: q q Khi cho hai quả cầu tiếp xúc nhau thì: q, q, 1 2 1 2 2 Áp dụng định luật Culong: q .q Fr 2 0,2 F k 1 2 q .q 1 .10 16 1 r 2 1 2 k 9 2 F2 q1 q2 4 8 q1 q2 .10 C F1 4 q1q2 15 Vậy q1, q2 là nghiệm của phương trình: 10 8 C 2 4 0,2 19 3 q q .10 0 q 15 9 1 10 8 C 15 12
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Ca 2: Bài 5: Hai quả cầu nhỏ giống nhau, cùng khối lượng m = 0,2kg, được treo tại cùng một điểm bằng hai sợi tơ mảnh dài l = 0,5m. Khi mỗi quả cầu tích điện q như nhau, chúng tách nhau ra một khoảng a = 5cm. Xác đinh q. Hướng dẫn giải: 0 Quả cầu chịu tác dụng của ba lực như hình vẽ. Điều kiện cân bằng:   P F T 0 l a F T Ta có: tan 2 P a 2 l2 H 4 F q2 a k 2 q r a 2 P Q mg a 2 l2 4 amg q a. 5,3.10 9 C k 4l2 a 2 Bài 6: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không, cách nhau khoảng r = 4cm. Lực đẩy tĩnh điện giữa chúng là F = -10-5N a. Tính độ lớn mỗi điện tích. -6 b. Tìm khoảng cách r1 giữa chúng để lực đẩy tĩnh điện là F1 = 2,5.10 N. Hướng dẫn giải: 2 2 q F1r1 9 a. Độ lớn mỗi điện tích: F1 k 2 q 1,3.10 C r1 k 2 2 q q 2 Khoảng cách r1: F2 k 2 r2 k 8.10 m r2 F2 Bài 7: -9 A Người ta đặt ba điện tích q1 = 8.10 C, - q2=q3=-8.10 C tại ba đỉnh của một tam giác đều ABC cạnh a = = 6cm trong không khí. - Xác định lực tác dụng lên điện tích q 0=610 9C đặt tại tâm O của tam giác. Hướng dẫn giải: O Lực tổng hợp tác dụng lên q : 0 F F1 F2 F3 F1 F23 F2 F1 F F3 q1.q0 q1.q0 5 B C F1 k 2 3k 2 36.10 N 2 3 a a 3 2 13
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 q2q0 q1.q0 5 F2 F3 k 2 3k 2 36.10 N 2 3 a a 3 2 0 F23 2F2cos120 F2 -5 Vậy F = 2F1 = 72.10 N A Bài 8: Tại ba đỉnh của một tam giác đều, q1 người ta đặt ba điện tích giống nhau -7 q1=q2=q3=6.10 C. Hỏi phải đặt điện tích thứ tư q0 tại đâu, có giá trị bao nhiêu để hệ thống đứng yên cân bằng. Hướng dẫn giải: O q0 Điều kiện cân bằng của điện tích q3 đặt tại C F03 F13 F23 F03 F3 F03 0 B C F23 2 q 0 F13 F23 k F3 2F13cos30 F13 3 q2 F1 q3 a 2 F13 F3 có phương là phân giác của góc C Suy ra F03 cùng giá ngược chiều với F3 . Xét tương tự với q1, q2 suy ra q0 phải nằm tại tâm của tam giác. 2 q0q q 7 F03 F3 k 2 k 2 3 q0 3,46.10 C 2 3 a a 3 2 II. BÀI TẬP ĐỀ NGHỊ Bài 1: 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. ĐS: cách q1 2,5 (cm) và cách q2 7,5 (cm). -2 -2 Bài 2: Hai điện tích điểm q1 = 2.10 ( C) và q2 = - 2.10 (ỡC) đặt tại hai điểm A và B cách -9 nhau một đoạn a = 30 (cm) trong không khí. Lực điện tác dụng lên điện tích q 0 = 2.10 (C) đặt tại điểm M cách đều A và B một khoảng bằng a có độ lớn là: ĐS: F = 4.10-6 (N). Bài 3: Một quả cầu khối lượng 10 g, treo vào một sợi chỉ cách điện. Quả cầu mang điện tích q1= 0,1 C . Đưa quả cầu thứ 2 mang điện tích q 2 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 q 2 và lực căng của dây treo? g=10m/s2 ĐS: q2=0,058 C ; T=0,115 N -5 -5 Bài 4: Hai điện tích điểm q1=-9.10 C và q2=4.10 C nằm cố định tại hai điểm AB cách nhau 20 cm trong chân không. a. Tính cường độ điện trường tai điểm M nằm trên đường trung trực của AB cách A 20cm b. Tìm vị trí tại đó cường độ điện trường bằng không . Hỏi phải đặt một điện tích q 0 ởđâu đểnó nằm cân bằng? 14
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 ĐS: Cách q2 40 cm Bài5:Hai bụi trong không khí cách nhau một đoạn 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 = -16.10-19C. ĐS: a. 9,216.1012N. b. 6.106 Bài 6: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. Tín vận tốc và tần số chuyển động của electron ĐS: a. F = 9.10-8N. b. v = 2,2.106m/s, f = 0,7.1016Hz Bài 7: 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. -5 -5 ĐS: q1 = 2.10 C, q2 = 10 C hặc ngược lại III . BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1. Hai quả cầu kim loại A, B tích điện tích q 1, q2 trong đó q1 là điện tích dương, q 2 là điện tích âm, và q1<q2 . Cho 2 quả cầu tiếp xúc nhau sau đó tách chúng ra và đưa quả cầu B lại gần quả cầu C tích điện âm thì chúng A. hút nhau B. đẩy nhau. C. có thể hút hoặc đẩy nhau. D. không hút cũng không đẩy nhau. Câu 2. Hai của cầu kim loại mang các điện tích lần lượt là q 1 và q2, cho tiếp xúc nhau. Sau đó tách chúng ra thì mỗi quả cầu mang điện tích q với q1 q2 q1 q2 A. q= q1 + q2 B. q= q1-q2 C. q= D. q= 2 2 Câu 3. Hai quả cầu kim loại giống nhau mang điện tích q 1 và q2 với q1 q2 , đưa chúng lại gần thì chúng hút nhau. Nếu cho chúng tiếp xúc nhau rồi sau đó tách ra thì mỗi quả cầu sẽ mang điện tích A. q = 2q1 B. q = 0 C. q= q1 D. q = 0,5q1 Câu 4. Hai quả cầu kim loại giống nhau mang điện tích lần lượt là q 1 và q2 với q1 q2 , khi đưa lại gần thì chúng đẩy nhau. Nếu cho chúng tíêp xúc nhau rồi sau đó tách chúng ra thì mỗi quả cầu mang điện tích A. q = q1 B. q = 0,5q1 C. q = 0 D. q = 2q1 Câu 5. Có ba quả cầu kim loại kích thước giống nhau. Quả A mang điện tích 27C, quả cầu B mang điện tích -3C, quả cầu C không mang điện tích. Cho quả cầu A và B chạm vào nhau rồi lại tách chúng ra. Sau đó cho hai quả cầu B và C chạm vào nhau. Điện tích trên mỗi quả cầu là A. qA = 6C,qB = qC = 12C B. qA = 12C,qB = qC = 6C C. qA = qB = 6C, qC = 12C D. qA = qB = 12C ,qC = 6C Câu 6. Hai điện tích dương q1= q2 = 49C đặt cách nhau một khoảng d trong không khí. Gọi M là vị trí tại đó, lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q 0 bằng 0. Điểm M cách q1 một khoảng 1 1 1 A. d B. d C. d D. 2d 2 3 4 15
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Câu 7. Cho hệ ba điện tích cô lập q 1,q2,q3 nằm trên cùng một đường thẳng. Hai điện tích q1,q3 là hai điện tích dương, cách nhau 60cm và q 1= 4q3. Lực điện tác dụng lên q 2 bằng 0. Nếu vậy, điện tích q2 A.cách q1 20cm , cách q3 80cm. B. cách q1 20cm , cách q3 40cm C. cách q1 40cm , cách q3 20cm. D. cách q1 80cm , cách q3 20cm. Câu 8. Hai điện tích điểm q1, q2 được giữ cố định tại hai điểm A, B cách nhau một khoảng a trong một điện môi. Điện tích q 3 đặt tại điểm C trên đoạn AB cách A một khoảng a/3. Để điện tích q3 đứng yên ta phải có A. q2 = 2q1. B. q2 = -2q1. C. q2 = 4q3. D. q2 = 4q1. Câu 9. Hai điện tích điểm q 1= - 9q2 đặt cách nhau một khoảng d trong không khí. Gọi M là vị trí tại đó, lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0 bằng 0. Điểm M cách q1 một khoảng 1 3 1 A. d B. d C. d D. 2d 2 2 4 Câu 10. Hai quả cầu nhẹ cùng khối lượng được treo gần nhau bằng hai dây cách điện có cùng chiều dài và hai quả cầu không chạm nhau. Tích cho hai quả cầu điện tích cùng dấu nhưng có độ lớn khác nhau thì lực tác dụng làm dây hai treo lệch đi những góc so với phương thẳng đứng là A. Bằng nhau B. Quả cầu nào tích điện có độ lớn điện tích lớn hơn thì có góc lệch lớn hơn C. Quả cầu nào tích điện có độ lớn điện tích lớn hơn thì có góc lệch nhỏ hơn D. Quả cầu nào tích điện có độ lớn điện tích nhỏ hơn thì có góc lệch nhỏ hơn Câu 11. Hai quả cầu nhỏ giống nhau, có cùng khối lượng 2,5g, điện tích 5.10 -7C được treo tại cùng một điểm bằng hai dây mảnh. Do lực đẩy tĩnh điện hai quả cầu tách ra xa nhau một đoạn 60cm, lấy g=10m/s2. Góc lệch của dây so với phương thẳng là A. 140 B. 300 C. 450 D. 600 -6 -6 Câu 11Có hai điện tích q1 = + 2.10 (C), q2 = - 2.10 (C), đặt tại hai điểm A, B trong chân -6 không và cách nhau một khoảng 6 (cm). Một điện tích q3 = + 2.10 (C), đặt trên đương trung trực của AB, cách AB một khoảng 4 (cm). Độ lớn của lực điện do hai điện tích q 1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 là: A. F = 14,40 (N). B. F = 17,28 (N). C. F = 20,36 (N). D. F = 28,80 (N). Câu 12. Khoảng cách giữa một prôton và một êlectron là r = 5.10 -9 (cm), coi rằng prôton và êlectron là các điện tích điểm. Lực tương tác giữa chúng là: A. lực hút với F = 9,216.10-12 (N). B. lực đẩy với F = 9,216.10-12 (N) C. lực hút với F = 9,216.10-8 (N). D. lực đẩy với F = 9,216.10-8 (N). Câu 13. 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). Độ lớn của hai điện tích đó là: -9 -7 A. q1 = q2 = 2,67.10 (C). B. q1 = q2 = 2,67.10 (C). -9 -7 C. q1 = q2 = -2,67.10 (C). D. q1 = q2 = -2,67.10 (C). Câu 14. Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r 1 = 2 -4 (cm). Lực đẩy giữa chúng là F1 = 1,6.10 (N). Để lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng F2 = 2,5.10-4 (N) thì khoảng cách giữa chúng là: A. r2 = 1,6 (m). B. r2 = 1,6 (cm). C. r2 = 1,28 (m). D. r2 = 1,28 (cm). Câu 15. Hai điện tích điểm q 1 = +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: A. lực hút với độ lớn F = 45 (N). B. lực đẩy với độ lớn F = 45 (N) C. lực hút với độ lớn F = 90 (N). D. lực đẩy với độ lớn F = 90 (N). 16
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Câu 16. 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 A. trái dấu, độ lớn là 4,472.10-2 (C). B. cùng dấu, độ lớn là 4,472.10-10 (C). C. trái dấu, độ lớn là 4,025.10-9 (C). D. cùng dấu, độ lớn là 4,025.10-9 (C). Câu 17. 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). -9 -9 Câu 18. Người ta đặt 3 điện tích q 1= 8.10 C, q2=q3= - 8.10 C tại 3 đỉnh của tam giác đều -9 ABC cạnh a=6cm trong không khí. Lực tác dụng lên điện tích q 0 = 6.10 C đặt ở tâm O của tam giác là A. 72.10-5N B. 72.10-6N C. 60.10-6N D. 5,5.10-6N Câu 09. Tại đỉnh A của một tam giác cân có điện tích q 1>0. Hai điện tích q2 và q3 nằm ở hai đỉnh còn lại. Lực tác dụng lên q 1 song song với đáy BC của tam giác. Tình huống nào sau đây không thể xảy ra? A. q2 q3 . B. q2>0, q3 0. D. q2 q2 . Cho 2 quả cầu tiếp xúc nhau, sau đó tách chúng ra và đưa quả cầu B lại gần quả cầu C đang tích điện âm thì chúng A. hút nhau B. đẩy nhau.C. không hút cũng không đẩy nhau. D. có thể hút hoặc đẩy nhau BÀI TẬP 02 Câu 1. Hai quả cầu kim loại A, B tích điện tích q 1, q2 trong đó q1 là điện tích dương, q 2 là điện tích âm, và q1<q2 . Cho 2 quả cầu tiếp xúc nhau sau đó tách chúng ra và đưa quả cầu B lại gần quả cầu C tích điện âm thì chúng A. hút nhau B. đẩy nhau. C. có thể hút hoặc đẩy nhau. D. không hút cũng không đẩy nhau. Câu 2. Hai của cầu kim loại mang các điện tích lần lượt là q 1 và q2, cho tiếp xúc nhau. Sau đó tách chúng ra thì mỗi quả cầu mang điện tích q với q1 q2 q1 q2 A. q= q1 + q2 B. q= q1-q2 C. q= D. q= 2 2 Câu 3. Hai quả cầu kim loại giống nhau mang điện tích q 1 và q2 với q1 q2 , đưa chúng lại gần thì chúng hút nhau. Nếu cho chúng tiếp xúc nhau rồi sau đó tách ra thì mỗi quả cầu sẽ mang điện tích A. q = 2q1 B. q = 0 C. q= q1 D. q = 0,5q1 17
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Câu 4. Hai quả cầu kim loại giống nhau mang điện tích lần lượt là q 1 và q2 với q1 q2 , khi đưa lại gần thì chúng đẩy nhau. Nếu cho chúng tíêp xúc nhau rồi sau đó tách chúng ra thì mỗi quả cầu mang điện tích A. q = q1 B. q = 0,5q1 C. q = 0 D. q = 2q1 Câu 5. Có ba quả cầu kim loại kích thước giống nhau. Quả A mang điện tích 27C, quả cầu B mang điện tích -3C, quả cầu C không mang điện tích. Cho quả cầu A và B chạm vào nhau rồi lại tách chúng ra. Sau đó cho hai quả cầu B và C chạm vào nhau. Điện tích trên mỗi quả cầu là A. qA = 6C,qB = qC = 12C B. qA = 12C,qB = qC = 6C C. qA = qB = 6C, qC = 12C D. qA = qB = 12C ,qC = 6C Câu 6. Hai điện tích dương q1= q2 = 49C đặt cách nhau một khoảng d trong không khí. Gọi M là vị trí tại đó, lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q 0 bằng 0. Điểm M cách q1 một khoảng 1 1 1 A. d B. d C. d D. 2d 2 3 4 Câu 7. Cho hệ ba điện tích cô lập q 1,q2,q3 nằm trên cùng một đường thẳng. Hai điện tích q1,q3 là hai điện tích dương, cách nhau 60cm và q 1= 4q3. Lực điện tác dụng lên q 2 bằng 0. Nếu vậy, điện tích q2 A.cách q1 20cm , cách q3 80cm. B. cách q1 20cm , cách q3 40cm C. cách q1 40cm , cách q3 20cm. D. cách q1 80cm , cách q3 20cm. Câu 8. Hai điện tích điểm q1, q2 được giữ cố định tại hai điểm A, B cách nhau một khoảng a trong một điện môi. Điện tích q 3 đặt tại điểm C trên đoạn AB cách A một khoảng a/3. Để điện tích q3 đứng yên ta phải có A. q2 = 2q1. B. q2 = -2q1. C. q2 = 4q3. D. q2 = 4q1. Câu 9. Hai điện tích điểm q 1= - 9q2 đặt cách nhau một khoảng d trong không khí. Gọi M là vị trí tại đó, lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0 bằng 0. Điểm M cách q1 một khoảng 1 3 1 A. d B. d C. d D. 2d 2 2 4 Câu 10. Hai quả cầu nhẹ cùng khối lượng được treo gần nhau bằng hai dây cách điện có cùng chiều dài và hai quả cầu không chạm nhau. Tích cho hai quả cầu điện tích cùng dấu nhưng có độ lớn khác nhau thì lực tác dụng làm dây hai treo lệch đi những góc so với phương thẳng đứng là A. Bằng nhau B. Quả cầu nào tích điện có độ lớn điện tích lớn hơn thì có góc lệch lớn hơn C. Quả cầu nào tích điện có độ lớn điện tích lớn hơn thì có góc lệch nhỏ hơn D. Quả cầu nào tích điện có độ lớn điện tích nhỏ hơn thì có góc lệch nhỏ hơn Câu 11. Hai quả cầu nhỏ giống nhau, có cùng khối lượng 2,5g, điện tích 5.10 -7C được treo tại cùng một điểm bằng hai dây mảnh. Do lực đẩy tĩnh điện hai quả cầu tách ra xa nhau một đoạn 60cm, lấy g=10m/s2. Góc lệch của dây so với phương thẳng là A. 140 B. 300 C. 450 D. 600 -6 -6 Câu 11Có hai điện tích q1 = + 2.10 (C), q2 = - 2.10 (C), đặt tại hai điểm A, B trong chân -6 không và cách nhau một khoảng 6 (cm). Một điện tích q3 = + 2.10 (C), đặt trên đương trung trực của AB, cách AB một khoảng 4 (cm). Độ lớn của lực điện do hai điện tích q 1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 là: A. F = 14,40 (N). B. F = 17,28 (N). C. F = 20,36 (N). D. F = 28,80 (N). Câu 12. Khoảng cách giữa một prôton và một êlectron là r = 5.10 -9 (cm), coi rằng prôton và êlectron là các điện tích điểm. Lực tương tác giữa chúng là: A. lực hút với F = 9,216.10-12 (N). B. lực đẩy với F = 9,216.10-12 (N) C. lực hút với F = 9,216.10-8 (N). D. lực đẩy với F = 9,216.10-8 (N). 18
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Câu 13. 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). Độ lớn của hai điện tích đó là: -9 -7 A. q1 = q2 = 2,67.10 (C). B. q1 = q2 = 2,67.10 (C). -9 -7 C. q1 = q2 = -2,67.10 (C). D. q1 = q2 = -2,67.10 (C). Câu 14. Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r 1 = 2 -4 (cm). Lực đẩy giữa chúng là F1 = 1,6.10 (N). Để lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng F2 = 2,5.10-4 (N) thì khoảng cách giữa chúng là: A. r2 = 1,6 (m). B. r2 = 1,6 (cm). C. r2 = 1,28 (m). D. r2 = 1,28 (cm). Câu 15. Hai điện tích điểm q 1 = +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: A. lực hút với độ lớn F = 45 (N). B. lực đẩy với độ lớn F = 45 (N) C. lực hút với độ lớn F = 90 (N). D. lực đẩy với độ lớn F = 90 (N). Câu 16. 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 A. trái dấu, độ lớn là 4,472.10-2 (C). B. cùng dấu, độ lớn là 4,472.10-10 (C). C. trái dấu, độ lớn là 4,025.10-9 (C). D. cùng dấu, độ lớn là 4,025.10-9 (C). Câu 17. 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). -9 -9 Câu 18. Người ta đặt 3 điện tích q 1= 8.10 C, q2=q3= - 8.10 C tại 3 đỉnh của tam giác đều -9 ABC cạnh a=6cm trong không khí. Lực tác dụng lên điện tích q 0 = 6.10 C đặt ở tâm O của tam giác là A. 72.10-5N B. 72.10-6N C. 60.10-6N D. 5,5.10-6N Câu 09. Tại đỉnh A của một tam giác cân có điện tích q 1>0. Hai điện tích q2 và q3 nằm ở hai đỉnh còn lại. Lực tác dụng lên q 1 song song với đáy BC của tam giác. Tình huống nào sau đây không thể xảy ra? A. q2 q3 . B. q2>0, q3 0. D. q2 q2 . Cho 2 quả cầu tiếp xúc nhau, sau đó tách chúng ra và đưa quả cầu B lại gần quả cầu C đang tích điện âm thì chúng A. hút nhau B. đẩy nhau.C. không hút cũng không đẩy nhau. D. có thể hút hoặc đẩy nhau 19
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Ngày soạn Ngày giảng: BUỔI 3: ĐIỆN TRƯỜNG. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG I.MỤC TIÊU : - Kiến thức cơ bản về điện trường - Xác định cường độ điện trường gây bới một điện tích điểm - Nắm vững nguyên lí chồng chất điện trường - Vận dụng giải được các dạng toán cơ bản và nâng cao về điện trường - Vẽ hình biểu diễn véc tơ cường độ điện trường II CHUẨN BỊ : GV: Chuẩn bị hệ thống kiến thức, hệ thống dạng bài tập và phương pháp giải HS: Ôn tập các kiến thức liên quan III. KIẾN THỨC CƠ BẢN : Ca 1: I. Điện trường: 1. Môi trường truyền tương tác điện: Môi trường tuyền tương tác giữa các điện tích gọi là điện trường. 2. Điện trường: Điện trường là một dạng vật chất bao quanh các điện tích và gắn liền với các điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó. II. Cường độ điện trường : 20
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 1. Khái niệm cường dộ điện trường: Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của điện trường tại điểm đó. 2. Định nghĩa: Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường của điện trường tại điểm đó. Nó được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của q. E = F q 3. Véc tơ cường độ điện trường: F E q Véc tơ cường độ điện trường E gây bởi một điện tích điểm có : - Điểm đặt tại điểm ta xét. - Phương trùng với đường thẳng nối điện tích điểm với điểm ta xét. - Chiều hướng ra xa điện tích nếu là điện tích dương, hướng về phía điện tích nếu là điện tích âm. - Độ lớn : E = F q 4.Đơn vị đo cường độ điện trường : Từ (3.1) ta có đơn vị cường độ điện trường là N/C .tuy nhiên người ta dùng đơn vị đo cường độ điện trường là V/m . 5 . Cường độ điện trường của 1 điện tích điểm : Từ (1.1) và (3.1)Ta có công thức tính cường độ điện trường của 1 điện tích điểm Q trong chân không : F Q E k. q r 2  E * Nếu Q > 0 hướng xa Q * Nếu Q Độ lớn của cường độ điện trường E không phụ thuộc vào độ lớn của điện tích thử q 6. Nguyên lý chồng chất điện trường: Các điện trường E và E đồng thời tác dụng lực điện lên điện tích q một cách độc lập với 1 2 nhau và điện tích q chịu tác dụng của điện trường tổng hợp E E = E1 + E2 =>Các vectơ cường độ diện trường tại một điểm được tổng hợp theo quy tắc hình bình hành III.Đường sức điện : 1.Hình ảnh các đường sức điện : (SGK) 2.Định nghĩa: Đường sức điện là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó . Nói cách khác ,đường sức điện là đường mà lực điện tác dụng dọc theo đó . 3. Hình dạng đường sức của 1 số điện trường : (SGK) 21
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 4.Các đặc điểm của đường sức điện: + Qua mỗi điểm trong điện trường có một đường sức điện và chỉ một mà thôi + Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó. + Đường sức điện của điện trường tĩnh là những đường không khép kín. + Qui ước vẽ số đường sức đi qua một diện tích nhất định đặt vuông góc với với đường sức điện tại điểm mà ta xét tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó 5.Điện trường đều : Điện trường đều là điện trường mà vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương chiều và độ lớn ; đường sức điện là những đường song song khép kín . Ca 2: B. Bài tập: XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG. PP Chung . Cöôøng ñoä ñieän tröôøng cuûa moät ñieän tích ñieåm Q: F Q Áp dụng công thức E k . q .r 2 E1 q1 E1 q1 (Cường độ điện trường E1 do q1 gây ra tại vị trí cách q1 một khoảng r1 : q1 E1 k 2 , .r1 Lưu ý cường độ điện trường E là một đại lượng vectơ. Trong chân không, không khí  = 1) Đơn vị chuẩn: k = 9.109 (N.m2/c2 ), Q (C), r (m), E (V/m) . Cường độ điện trường của một hệ điện tích điểm: + Xác định phương, chiều, độ lớn của từng vectơ cường độ điện trường do từng điện tích gây ra. + Vẽ vectơ cường độ điện trường tổng hợp. + Xác định độ lớn của cường độ điện trường tổng hợp từ hình vẽ. Khi xác định tổng của hai vectơ cần lưu ý các trường hợp đặc biệt: , , , tam giac vuông, tam giác đều, Nếu không xảy ra các trường hợp đặt biệt thì có thể tính độ dài của vectơ bằng định lý hàm cosin: a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA. IV.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1.1: 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. -2 b. Nếu đặt tại M một điện tích điểm q 0 = -10 C thì độ lớn lực điện tác dụng lên q 0 là bao nhiêu? Xác định phương chiều của lực. 22
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 q A M Hướng dẫn giải: B Ta có: q E k 36V / m (1) A OA2 EM q E k 9V / m (2) ; B OB2 q E k (3) M OM2 2 OB Lấy (1) chia (2) 4 OB 2OA . OA 2 EM OA OA OB Lấy (3) chia (1) , Với: OM 1,5OA EA OM 2 2 EM OA 1 EM 16V EA OM 2,25  b. Lực từ tác dụng lên qo: F q0 EM  vì q0 0) đặt tại hai điểm A và B với AB = 2a. M là một điểm nằm trên đường trung trực của AB cách AB một đoạn x. a. Xác định vectơ cường độ điện trường tại M b. Xác định x để cường độ điện trường tại M cực đại, tính giá trị đó Hướng dẫn giải: E a. Cường độ điện trường tại M: 1    M E E E1 E2 ta có: E2 q E E k x 1 2 a 2 x2  Hình bình hành xác định E là hình thoi: 2kqa A a a E = 2E 1cos 3/2 (1) a x B q H -q 2kq b. Từ (1) Thấy để Emax thì x = 0: Emax = 2E 1 a 2 x2 23
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Bài 1.3: Một quả cầu nhỏ khối lượng m=0,1g mang điện tích q = 10-8C được E treo bằng sợi dây không giãn và đặt vào điện trường đều E có đường sức nằm ngang. Khi quả cầu cân bằng, dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 450 . Lấy g = 10m/s2. Tính: T a. Độ lớn của cường độ điện F trường. b. Tính lực căng dây . P R Hướng dẫn giải: a.Ta có: qE mg.tan tan E 105 V / m mg q b. lực căng dây: mg T R 2.10 2 N cos Ngày soạn Ngày giảng: BUỔI 4: ĐIỆN TRƯỜNG. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG I.MỤC TIÊU : - Kiến thức cơ bản về điện trường - Xác định cường độ điện trường gây bới một điện tích điểm - Nắm vững nguyên lí chồng chất điện trường - Sự chồng chất điện trường , cường độ điện trường tổng hợp - Điện tích cân bằng trong điện trường - Vận dụng giải được các dạng toán cơ bản và nâng cao về điện trường II CHUẨN BỊ : GV: Chuẩn bị hệ thống kiến thức, hệ thống dạng bài tập và phương pháp giải HS: Ôn tập các kiến thức liên quan III. KIẾN THỨC CƠ BẢN : Ca 1: Dạng 2: Xác định cường độ điện trường gây bởi nhiều điện tích điểm , nguyên lý chồng chất . Cöôøng ñoä ñieän tröôøng cuûa moät ñieän tích ñieåm Q: F Q Áp dụng công thức E k . (1) q .r 2 E1 24
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 q1 E1 q1 (Cường độ điện trường E1 do q1 gây ra tại vị trí cách q1 một khoảng r1 : q1 E1 k 2 , .r1 Lưu ý cường độ điện trường E là một đại lượng vectơ. Trong chân không, không khí  = 1) Đơn vị chuẩn: k = 9.109 (N.m2/c2 ), Q (C), r (m), E (V/m) Chú ý : Khi xác định cường độ điện trường do một vật dẫn hình cầu tích điện đều Q gây ra thì việc xác định cường độ điện trường tại một điểm bên ngoài vật tích điện vẫn xác định như công thức trên (1) F Q Với E k nếu r R q .r 2 ( R là bán kính vật dẫn hình cầu- của quả cầu tích điện ) Với E =0 nếu r < R ( r là khoảng cách từ tâm quả cầu đến điểm cần xét cường độ điện trường) . Cường độ điện trường của một hệ điện tích điểm: + Xác định phương, chiều, độ lớn của từng vectơ cường độ điện trường do từng điện tích gây ra. + Vẽ vectơ cường độ điện trường tổng hợp. + Xác định độ lớn của cường độ điện trường tổng hợp từ hình vẽ. Khi xác định tổng của hai vectơ cần lưu ý các trường hợp đặc biệt: , , , tam giac vuông, tam giác đều, Nếu không xảy ra các trường hợp đặt biệt thì có thể tính độ dài của vectơ bằng định lý hàm cosin: a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA. IV.BÀI TẬP VẬN DỤNG -8 Bài 2.1: Một điện tích điểm q1 = 8.10 C đặt tại điểm O Trong chân không. a. Xác định cường độ điện trường tại điểm M cách O một đoạn 30cm. b. Nếu đặt điện tích q2 = - q1 tại M thì nó chịu lực tác dụng như thế nào? q ĐS a. E k 8000V M r2  3 b. F q2 E 0,64.10 N Vì q2 <0 nên F ngược chiều với E -5 Bài 2.2: Hai điện tích điểm q1 = q2 = 10 C 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 9 3 cách AB một đoạn d = cm. 2 Hướng dẫn giải: 25
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11  E a. Cường độ điện trường tại M:   E2 E1    E E1 E2 M d ta có: q a a q q 1 2 E E k A H B 1 2 a 2 x2  Hình bình hành xác định E là hình thoi: 2kqd 4 E = 2E1cos 3/2 =2,8.10 V/m a 2 d2 D. BÀI TẬP ĐỀ NGHỊ Bài 1. Xác định vectơ cường độ điện trường tại điểm M trong không khí cách điện tích điểm q = 2.10-8 C một khoảng 3 cm. Đ s: 2.105 V/m. Bài 2. Một điện tích điểm dương Q trong chân không gây ra một điện trường có cường độ E = 3. 104 V/m tại điểm M cách điện tích một khoảng 30 cm. Tính độ lớn điện tích Q ? Đ s: 3. 10-7 C. Bài 3. Một điện tích điểm q = 10 -7 C đặt tại điểm M trong điện trường của một điện tích điểm Q, chịu tác dụng của một lực F = 3.10 -3 N. Cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra tại M có độ lớn là bao nhiêu ? Đ s: 3. 104 V/m. Bài 4. Cho hai điện tích q = 4. 10-10 C, q = -4. 10-10 C, đặt tại A và B trong không khí biết 1 2 AB = 2 cm. Xác định vectơ cường độ điện trường E tại: a. H, là trung điểm của AB. b. M, MA = 1 cm, MB = 3 cm. c. N, biết rằng NAB là một tam giác đều. Đ s: 72. 103 V/m. 32. 103 V/m. 9. 103 V/m. -10 Bài 5. Giải lại bài toán số 4 trên với q1 = q2 = 4. 10 C. Đ s: 0 V/m. 40. 103 V/m. 15,6. 103 V/m. -8 -8 Bài 6. Hai điện tích q1 = 8. 10 C, q2 = -8. 10 C đặt tại A và B trong không khí biết AB = 4 cm. Tìm vectơ cường độ điện trường tại C trên đường trung trực của AB và cách AB 2 cm, suy ra lực tác dụng lên điện tích q = 2. 10-9 C đặt tại C. Đ s: ≈ 12,7. 105 V/m. F = 25,4. 10-4 N. -8 -8 Bài 7. Hai điện tích q1 = -10 C, q2 = 10 C đặt tại A và B trong không khí, AB = 6 cm. Xác định vectơ cường độ điện trường tại M nằm trên đường trung trực của AB cách AB 4 cm. Đ s: ≈ 0,432. 105 V/m Bài 8. Tại ba đỉnh của một tam giác vuông tại A cạnh a= 50 cm, b= 40 cm, c= 30 cm.Ta đặt -9 lần lượt các điện tích q1 = q2 = q3 = 10 C. Xác định vectơ cường độ điện trường tại H, H là chân đường cao kẻ từ A 26
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Đ s: 246 V/m. -8 Bài 9. Tại hai điểm A và B cách nhau 5 cm trong chân không có hai điện tích q1 = 16.10 C, -8 q2 = -9.10 C. Tìm cường độ điện trường tổng hợp và vẽ vectơ cường độ điện trường tại điểm C nằm cách A một khoảng 4 cm, cách B một khoảng 3 cm. Đs: 12,7. 105 V/m. -2 -2 Bài 10. Hai điện tích điểm q1 = 2. 10 µC, q2 = -2. 10 µC đặt tại hai điểm A và B cách nhau một đoạn a = 30 cm trong không khí. Tính cường độ điện trường tại M cách đều A và B một khoảng là a. Đ s: 2000 V/m. Bài 11. Trong chân không, một điện tích điểm q = 2. 10 -8C đặt tại một điểm M trong điện trường của một điện tích điểm Q = 2. 10-6C chịu tác dụng của một lực điện F = 9.10-3N. Tính cường độ điện trường tại M và khoảng cách giữa hai điện tích? Đs: 45.104V/m, R = 0,2 m. -8 -8 Bài 12. Trong chân không có hai điện tích điểm q 1= 3. 10 C và q2= 4.10 C đặt theo thứ tự tại hai đỉnh B và C của tam giác ABC vuông cân tại A với AB=AC= 0,1 m. Tính cường độ điện trường tại A. Đ s: 45. 103 V/m. -8 -8 Bài 13. Trong chân không có hai điện tích điểm q 1 = 2. 10 C và q2= -32.10 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau một khoảng 30 cm. Xác định vị trí điểm M tại đó cường độ điện trường bằng không. Đ s: MA = 10 cm, MB = 40 cm. Bài 15. Cho hai điện tích điểm q 1 và q2 đặt ở A và B trong không khí, AB = 100 cm. Tìm điểm C mà tại đó cường độ điện trường bằng không với: -6 -6 -6 -6 a. q1= 36. 10 C, q2= 4. 10 C. b. q1= - 36. 10 C, q2= 4. 10 C. Đ s: a. CA= 75cm, CB= 25cm. b. CA= 150 cm, CB= 50 cm. -8 Bài 16. Cho hai điện tích điểm q 1, q2 đặt tại A và B, AB= 2 cm. Biết q 1 + q2 = 7. 10 C và điểm C cách q1 là 6 cm, cách q2 là 8 cm có cường độ điện trường bằng E = 0. Tìm q1 và q2 ? -8 -8 Đ s: q1= -9.10 C, q2= 16.10 C. Bài 17. Cho hình vuông ABCD, tại A và C đặt các điện tích q 1 = q3 = q. Hỏi phải đặt ở B một điện tích bao nhiêu để cường độ điện trường ở D bằng không? Đ s: q2 = - 2 2.q Bài 18. Một quả cầu nhỏ khối lượng m= 0,25 g mang điện tích q= 2,5. 10 -9C được treo bởi một dây và đặt trong một điện trường đều E . E có phương nằm ngang và có độ lớn E= 10 6 V/m. Tính góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng. Lấy g= 10 m/s2. Đ s: = 450. D.BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1. Công thức xác định cường độ điện trường gây ra bởi điện tích Q < 0, tại một điểm trong chân không, cách điện tích Q một khoảng r là Q Q Q Q A. E 9.109 B. E 9.109 C. E 9.109 D. E 9.109 r 2 r r r 2 Câu 2. Quả cầu nhỏ mang điện tích 10 -9C đặt trong không khí. Cường độ điện trường tại 1 điểm cách quả cầu 3cm là A. 105V/m B.104V/m C. 5.103V/m D. 3.104V/m Câu 3. Một điện tích điểm q đặt trong một môi trường đồng tính, vô hạn có hằng số điện môi bằng 2,5. Tại điểm M cách q một đoạn 0,4m vectơ cường độ điện trường có độ lớn bằng 27
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 9.105V/m và hướng về phía điện tích q. Khẳng định nào sau đây đúng khi nói về dấu và độ lớn của điện tích q? A. q= - 4C B. q= 4C C. q= 0,4C D. q= - 0,4C -6 -6 Câu 4. Hai điện tích q 1 = -10 C; q2 = 10 C đặt tại hai điểm A, B cách nhau 40cm trong không khí. Cường độ điện trường tổng hợp tại trung điểm M của AB là A. 4,5.106V/m B. 0 C. 2,25.105V/m D. 4,5.105V/m -6 -6 Câu 5. Hai điện tích điểm q 1 = -10 và q2 = 10 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 40cm trong chân không. Cường độ điện trường tổng hợp tại điểm N cách A 20cm và cách B 60cm có độ lớn A. 105V/m B. 0,5.105V/m C. 2.105V/m D. 2,5.105V/m -9 Câu 6. Hai điện tích q1 = q2 = 5.10 C, đặt tại hai điểm cách nhau 10 cm trong chân không. Độ lớn cường độ điện trường tại điểm nằm trên đường thẳng đi qua hai điện tích và cách đều hai điện tích bằng A. 18000 V/m B. 36000 V/m C. 1,800 V/m D. 0 V/m -16 Câu7. Hai điện tích q1 = q2 = 5.10 C, đặt tại hai đỉnh B và C của một tam giác đều ABC cạnh bằng 8cm trong không khí. Cường độ điện trường tại đỉnh A của tam giác ABC có độ lớn bằng A. 1,2178.10-3 V/m B. 0,6089.10-3 V/m C. 0,3515.10-3 V/m D. 0,7031.10-3 V/m -7 Câu 8. Tại hai điểm A, B trong không khí lần lượt đặt hai điện tích điểm q A= qB = 3.10 C, AB=12cm. M là một điểm nằm trên đường trung trực của AB, cách đoạn AB 8cm. Cường độ điện trường tổng hợp do qA và qB gây ra có độ lớn A. bằng 1,35.105V/m và hướng vuông góc với AB B. bằng 1,35.105V/m và hướng song song với AB C. bằng 1,353 .105V/m và hướng vuông góc với AB D. bằng 1,35 3 .105V/m và hướng song song với AB -9 Câu 9. Ba điện tích dương q 1 = q2= q3= q= 5.10 C đặt tại 3 đỉnh liên tiếp của hình vuông cạnh a = 30cm trong không khí. Cường độ điện trường ở đỉnh thứ tư có độ lớn A. 9,6.103V/m B. 9,6.102V/m C. 7,5.104V/m D.8,2.103V/m Câu 10. Tại ba đỉnh của tam giác vuông cân ABC, AB=AC=a, đặt ba điện tích dương q = A qB= q; qC= 2q trong chân không. Cường độ điện trường E tại H là chân đường cao hạ từ đỉnh góc vuông A xuống cạnh huyền BC có biểu thức 9 9 A. 18 2.10 .q B. 18.10 .q a 2 a 2 9 9 C.9.10 .q D. 27.10 .q a 2 a 2 Câu 11. Ba điện tích Q giống hệt nhau được đặt cố định tại ba đỉnh của một tam giác đều có cạnh a. Độ lớn cường độ điện trường tại tâm của tam giác đó là Q Q A. E 18.109 B. E 27.109 a 2 a 2 Q C. E 81.109 D. E = 0. a 2 Câu 12. Bốn điện tích cùng dấu, cùng độ lớn Q đặt tại 4 đỉnh của hình vuông ABCD cạnh a. Cường độ điện trường tại tâm O của hình vuông có độ lớn Q Q A. E 36.109 B. E 72.109 a 2 a 2 Q C. 0 D. E 18 2.109 a 2 28
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Câu 13. Hai điện tích điểm q =2.10-6 C và q = - 8.10-6C lần lượt đặt tại A và B với AB= 1 2 10cm. Gọi E và E lần lượt là vec tơ cường độ điện trường do q , q sinh ra tại điểm M trên 1 2 1 2 đường thẳng AB. Biết E2 4E1 . Khẳng định nào sau đây về vị trí của điểm M là đúng? A. M nằm trong đoạn thẳng AB với AM = 2,5cm. B. M nằm trong đoạn thẳng AB với AM= 5cm. C. M nằm ngoài đoạn thẳng AB với AM = 2,5cm. D. M nằm ngoài đoạn thẳng AB với AM= 5cm. Câu 14. Một điện tích điểm Q đặt trong không khí. Gọi EA, EB là cường độ điện trường do Q gây ra tại A và B, r là khoảng cách từ A đến Q. Cường độ điện trường do Q gây ra tại A và B lần lượt là E A và EB . Để E A có phương vuông góc EB và EA = EB thì khoảng cách giữa A và B là A. r3 B. r 2 C. r D. 2r Câu15. Cường độ điện trường do một điện tích điểm sinh ra tại A và B lần lượt là 25V/m và 49V/m. Cường độ điện trường E M do điện tích nói trên sinh ra tại điểm M (M là trung điểm của đoạn AB) được xác định bằng biểu thức nào sau đây? A. 37 V/m B. 12V/m C. 16,6V/m D. 34V/m Câu 16. Một điện tích điểm Q đặt trong không khí. Gọi E , E là cường độ điện trường do A B Q gây ra tại A va B; r là khoảng cách từ A đến Q. Để E A cùng phương , ngược chiều EB và EA = EB thì khoảng cách giữa A và B là A. r B. r 2 C. 2r D. 3r Câu 17. Hai điện tích điểm q 1= 4C và q2 = - 9C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 9cm trong chân không. Điểm M có cường độ điện trường tổng hợp bằng O cách B một khoảng A. 18cm B. 9cm C. 27cm D. 4,5cm Câu 18. Hai điện tích q1=3q và q2=27q đặt cố định tại 2 điểm A, B trong không khí với AB=a. Tại điểm M có cường độ điện trường tổng hợp bằng 0. Điểm M A. nằm trên đoạn thẳng AB với MA=a/4 B. nằm trên đoạn thẳng AB với MA= a/2 C. nằm ngoài đoạn thẳng AB với MA=a/4 D. nằm ngoài đoạn thẳng AB với MA= a/2 Câu 19. Tại hai đỉnh MP của một hình vuông MNPQ cạnh a đặt hai điện tích điểm qM= qP = - 3.10-6 C. Phải đặt tại đỉnh Q một điện tích q bằng bao nhiêu để điện trường gây bởi hệ ba điện tích này tại N triệt tiêu? A. q = 6 2 .10-6 C B. q = - 62 .10-6 C C. q = - 32 .10-6 C D. q=32 .10-6 C Câu 20. Một hạt bụi tích điện có khối lượng m=10-8g nằm cân bằng trong điện trường đều có hướng thẳng đứng xuống dưới và có cường độ E= 1000V/m, lấy g=10m/s2. Điện tích của hạt bụi là A. - 10-13 C B. 10-13 C C. - 10-10 C D. 10-10 C 29
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Ngày soạn Ngày dạy: BUỔI 5 : CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN TRƯỜNG .ĐIỆN THẾ . HIỆU ĐIỆN THẾ I.MỤC TIÊU : - Kiến thức cơ bản về công của lực điện trường, hiệu điện thế - Tính công của lực tác dụng lên điện tích di chuyển - Tính điện thế , hiệu điện thế - Tính các đại lượng dựa vào mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế - Vận dụng giải được các dạng toán cơ bản và nâng cao về công của lực điện trường, hiệu điện thế II CHUẨN BỊ : GV: hệ thống kiến thức , dạng bài tập phương pháp giải HS: Ôn lại các kiến thức liên quan , chuẩn bị các kiến thức mới III. KIẾN THỨC CƠ BẢN : Ca1: I. Coâng cuûa löïc ñieän 1. Ñaëc ñieåm cuûa löïc ñieän taùc duïng leân moät ñieän tích ñaët trong ñieän tröôøng ñeàu F = q E Löïc F laø löïc khoâng ñoåi 2. Coâng cuûa löïc ñieän trong ñieän tröôøng ñeàu AMN = qEd Vôùi d laø hình chieáu ñöôøng ñi treân moät ñöôøng söùc ñieän. Coâng cuûa löïc ñieän tröôøng trong söï di chuyeån cuûa ñieän tích trong ñieän tröôøng ñeàu töø M ñeán N laø AMN = qEd, khoâng phuï thuoäc vaøo hình daïng cuûa ñöôøng ñi maø chæ phuï thuoäc vaøo vò trí cuûa ñieåm ñaàu M vaø ñieåm cuoái N cuûa ñöôøng ñi. 3. Coâng cuûa löïc ñieän trong söï di chuyeån cuûa ñieän tích trong ñieän tröôøng baát kì Coâng cuûa löïc ñieän trong söï di chuyeån cuûa ñieän tích trong ñieän tröôøng baát kì khoâng phuï thuoäc vaøo hình daïng ñöôøng ñi maø chæ phuï thuoäc vaøo vò trí ñieåm ñaàu vaø ñieåm cuoái cuûa ñöôøng ñi. Löïc tónh ñieän laø löïc theá, tröôøng tónh ñieän laø tröôøng theá. II. Theá naêng cuûa moät ñieän tích trong ñieän tröôøng 1. Khaùi nieäm veà theá naêng cuûa moät ñieän tích trong ñieän tröôøng 30
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Theá naêng cuûa ñieän tích ñaët taïi moät ñieåm trong ñieän tröôøng ñaëc tröng cho khaû naêng sinh coâng cuûa ñieän tröôøng khi ñaët ñieän tích taïi ñieåm ñoù. 2. Söï phuï thuoäc cuûa theá naêng WM vaøo ñieän tích q Theá naêng cuûa moät ñieän tích ñieåm q ñaët taïi ñieåm M trong ñieän tröôøng : WM = AM = qVM AM là công của điện trường trong sự dịch chuyển của điện tích q từ điểm M đến vô cực. (mốc để tính thế năng.) Theá naêng naøy tæ leä thuaän vôùi q. 3. Coâng cuûa löïc ñieän vaø ñoä giaûm theá naêng cuûa ñieän tích trong ñieän tröôøng AMN = WM - WN Khi moät ñieän tích q di chuyeån töø ñieåm M ñeán ñieåm N trong moät ñieän tröôøng thì coâng maø löïc ñieän tröôøng taùc duïng leân ñieän tích ñoù sinh ra seõ baèng ñoä giaûm theá naêng cuûa ñieän tích q trong ñieän tröôøng. III. Ñieän theá 1. Khaùi nieäm ñieän theá Ñieän theá taïi moät ñieåm trong ñieän tröôøng là đại lượng ñaëc tröng cho ñieän tröôøng veà phöông dieän taïo ra theá naêng cuûa ñieän tích. 2. Ñònh nghóa Ñieän theá taïi moät ñieåm M trong ñieän tröôøng laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho ñieän tröôøng veà phöông dieän taïo ra theá naêng khi ñaët taïi ñoù moät ñieän tích q. Noù ñöôïc xaùc ñònh baèng thöông soá cuûa coâng cuûa löïc ñieän taùc duïng leân ñieän tích q khi q di chuyeån töø M ra xa voâ cöïc vaø ñoä lôùn cuûa q W A V M M M q q Ñôn vò ñieän theá laø voân (V). 3. Ñaëc ñieåm cuûa ñieän theá Ñieän theá laø ñaïi löôïng ñaïi soá. Thöôøng choïn ñieän theá cuûa ñaùt hoaëc moät ñieåm ôû voâ cöïc laøm moác (baèng 0). 4. Hiệu điện thế U MN giữa hai điểm M và N là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của điện tích q từ M đến N. A U V V MN MN M N q - Đơn vị đo điện thế, hiệu điện thế là Vôn (V) Ngày soạn Ngày dạy: BUỔI 6 : CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN TRƯỜNG .ĐIỆN THẾ . HIỆU ĐIỆN THẾ I.MỤC TIÊU : - Kiến thức cơ bản về công của lực điện trường, hiệu điện thế 31
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 - Tính công của lực tác dụng lên điện tích di chuyển - Tính điện thế , hiệu điện thế - Tính các đại lượng dựa vào mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế - Vận dụng giải được các dạng toán cơ bản và nâng cao về công của lực điện trường, hiệu điện thế II CHUẨN BỊ : GV: hệ thống kiến thức , dạng bài tập phương pháp giải HS: Ôn lại các kiến thức liên quan , chuẩn bị các kiến thức mới III. BÀI TẬP VẬN DỤNG : Ca1: Dạng 2: TÍNH CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN. HIỆU ĐIỆN THẾ. PP Chung - Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào hình dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường. Do đó, với một đường cong kín thì điểm đầu và điểm cuối trùng nhau, nên công của lực điện trong trường hợp này bằng không. - Công của lực điện: A = qEd = q.U - Công thực hiện trên đường cong kín bằng 0 - Công của lực ngoài ( ngoại lực ) A’ = - A. - Độ biến thiên động năng khi vật di chuyển trong điện trường giữa hai điểm có hiệu điện thế UMN 1 2 1 2 - Định lý động năng: A q.U m.v N v M MN MN 2 2 A - Biểu thức hiệu điện thế: U MN MN q U - Hệ thức liên hệ giữa cường độ điện trường hiệu điện thế trong điện trường đều: E d UAB= UA1+ U12 + U23 + + UnB Chú ý - Công mà ta đề cập ở đây là công của lực điện hay công của điện trường. Công này có thể có giá trị dương hay âm. - Có thể áp dụng định lý động năng cho chuyển động của điện tích.Nếu ngoài lực điện còn có các lực khác tác dụng lên điện tích thì công tổng cộng của tất cả các lực tác dụng lên điện tích bằng độ tăng động năng của vật mang điện tích. - Nếu vật mang điện chuyển động đều thì công tổng cộng bằng không. Công của lực điện và công của các lực khác sẽ có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu. - Nếu chỉ có lực điện tác dụng lên điện tích thì công của lực điện bằng độ tăng động năng của vật mang điện tích. 2 2 m.v N m.v M A q.U MN MN 2 2 Với m là khối lượng của vật mang điện tích q. - Trong công thức A= q.E.d chỉ áp dụng được cho trường hợp điện tích di chuyển trong điện trường đều. Bài 2.1: 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. Hướng dẫn giải: a. Công của lực điện trường di chuyển proton: 32
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 19 17 A = qpUCD = 1,6.10 200 3,2.10 J b. Công của lực điện trường di chuyển e: 19 17 A = eUCD = 1,6.10 200 3,2.10 J Bài 2.2: 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 electro từ A đến B Hướng dẫn giải: A C a. Ta có: U E.AB.cos E.AC 200V  AB E 0 UBC E.BCcos90 0 UCA UAC 200V B b. Công dịch chuyển electron: 17 AAB e.UAB 3,2.10 J 7 Bài 2.3: Một electron bay với vận tốc v = 1,12.10 m/s từ một điểm có điện thế V 1 = 600V, theo hướng của các đường sức. Hãy xác định ddienj thế V 2 ở điểm mà ở đó electron dừng lại. Hướng dẫn giải: 1 Áp dụng định lí động năng: A mv2 = -6,65.10-17J 2 1 A Mặt khác: A eU U 410J → U V V V V U 190V q 1 2 2 1 Bài 2.4: 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. Hướng dẫn giải: mv2 mv2 2 e U Áp dụng định lý động năng: 2 1 e U v v2 3.106 m / s 2 2 2 1 m IV. BÀI TẬP ĐỀ NGHỊ Bài 1 : Khi bay qua hai điểm M và N trong điện trường , electron tăng tốc, động năng tăng thêm 250eV (1eV = 1,6.10-19J). Tính U ? MN Bài 2 : Tam giác ABC vuông tại A được đặt trong điện trường đều E , ¼ABC 600 , AB// 0 E0 . Biết BC = 6cm. UBC = 120V. a) Tìm U AB ,U AC , Eo b) Đặt thêm ở C điện tích điểm q 9.10 10 C . Tìm cường độ điện trường tổng hợp tại A? Bài 3: Ba điểm A,B,C tạo thành một tam giác vuông (vuông ở A); AC= 4 cm; AB=3 cm nằm trong một điện trường đều có E song song với cạnh CA, chiều từ C đến A. Điểm D là trung điểm của AC. 33
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 1) Biết UCD=100 V. Tính E, UAB; UBC 2) Tính công của lực điện khi một e di chuyển : a) Từ C đến D, b) Từ C đến B, c)Từ B đến A Bài 4: 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, b. Tích công di chuyển một electro từ A đến B 17 a. UAB 200V ; UBC 0 b. AAB e.UAB 3,2.10 J 7 Bài 5: Một electron bay với vận tốc v = 1,12.10 m/s từ một điểm có điện thế V 1 = 600V, theo hướng của các đường sức. Hãy xác định điện thế V2 ở điểm mà ở đó electron dừng lại. ĐS: V2 V1 U 190V V. Bài tập trắc nghiệm Câu 1. Điện thế là đại lượng đặc trưng cho riêng điện trường về A. khả năng sinh công của vùng không gian có điện trường. B. khả năng sinh công tại một điểm. C. khả năng tác dụng lực tại một điểm. D. khả năng tác dụng lực tại tất cả các điểm trong không gian có điện trường. Câu 2. Khi độ lớn điện tích thử đặt tại một điểm tăng lên gấp đôi thì điện thế tại điểm đó A. không đổi. B. tăng gấp đôi. C. giảm một nửa. D. tăng gấp 4. Câu 3. Đơn vị của điện thế là vôn (V). 1V bằng A. 1 J.C. B. 1 J/C. C. 1 N/C. D. 1. J/N. Câu 4. Trong các nhận định dưới đây về hiệu điện thế, nhận định không đúng là: A. Hiệu điện thế đặc trưng cho khả năng sinh công khi dịch chuyển điện tích giữa hai điểm trong điện trường. B. Đơn vị của hiệu điện thế là V/C. C. Hiệu điện thế giữa hai điểm không phụ thuộc điện tích dịch chuyển giữa hai điểm đó. D. Hiệu điện thế giữa hai điểm phụ thuộc vị trí của hai điểm đó. Câu 5. Quan hệ giữa cường độ điện trường E và hiệu điện thế U giữa hai điểm mà hình chiếu đường nối hai điểm đó lên đường sức là d thì cho bởi biểu thức A. U = E.d. B. U = E/d. C. U = q.E.d. D. U = q.E/q. Câu 6. Hai điểm trên một đường sức trong một điện trường đều cách nhau 2m. Độ lớn cường độ điện trường là 1000 V/m2. Hiệu điện thế giữa hai điểm đó là A. 500 V. B. 1000 V. C. 2000 V. D. chưa đủ dữ kiện để xác định. Câu 7. Trong một điện trường đều, điểm A cách điểm B 1m, cách điểm C 2 m. Nếu UAB = 10 V thì UAC A. = 20 V. B. = 40 V. C. = 5 V. D. chưa đủ dữ kiện để xác định. Câu 8. Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích – 2 μC từ A đến B là 4 mJ. UAB = A. 2 V. B. 2000 V. C. – 8 V. D. – 2000 V. Câu 97. Mối liên hệ giữa hiệu điện thế UMN và hiệu điện thế UNM là 34 A B C d1 d2
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 A. UMN = UNM. B. UMN = - UNM. 1 1 C. UMN = . D. UMN = . U NM U NM Câu 98. Hai điểm M và N nằm trên cùng một đường sức của một điện trường đều có cường độ E, hiệu điện thế giữa M và N là UMN, khoảng cách MN = d. Công thức nào sau đây không đúng? A. UMN = VM – VN. B. UMN = E.d C. AMN = q.UMN D. E = UMN.d Câu 99. Một điện tích q=10-8C thu được năng lượng bằng 4.10 -4J khi đi từ A đến B. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là A. 40V B. 40k V C. 4.10-12 V D. 4.10-9 V Câu 100. Khi một điện tích q di chuyển trong một điện trường từ một điểm A có thế năng tĩnh điện 2,5J đến một điểm B thì lực điện sinh công 2,5 J. Thế năng tĩnh điện của q tại B sẽ là A. 0 B. - 5 J C. + 5 J D. -2,5 J Câu 101. 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 4 giữa các bản là đều, có chiều như hình vẽ, với độ lớn: E 1=4.10 4 V/m, E2 = 5.10 V/m. Chọn gốc điện thế tại bản A. Điện thế V B, Vc của hai bản B, C bằng A. -2.103V; 2.103V B. 2.103V; -2.103V C. 1,5.103V; -2.103V D. -1,5.103V; 2.103V Ngày soạn Ngày dạy: BUỔI 7 : CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN TRƯỜNG .ĐIỆN THẾ . HIỆU ĐIỆN THẾ I.MỤC TIÊU : - Kiến thức cơ bản về công của lực điện trường, hiệu điện thế - Chuyển động của hạt mang điện trong điện trường đều - Tính các đại lượng dựa vào mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế - Vận dụng giải được các dạng toán cơ bản và nâng cao về công của lực điện trường, hiệu điện thế II CHUẨN BỊ : GV: hệ thống kiến thức , dạng bài tập phương pháp giải HS: Ôn lại các kiến thức liên quan , chuẩn bị các kiến thức mới III. KIẾN THỨC CƠ BẢN Ca1: CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐIỆN TÍCH ĐIỂM TRONG ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU A.LÍ THUYẾT 35
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Một điện tích điểm q dương, khối lượng m bay vào điện trường đều tại điểm M (Điện trường đều được tạo bởi hai bản kim loại phẳng rộng đặt song song, đối diện nhau, hai bản được tích điện trái dấu và bằng nhau về độ lớn) với vận tốc ban đầu V0 tạo với phương của đường sức điện một góc . Lập phương trình chuyển động của điện tích q, Viết phương trình quĩ đạo của điện tích q rồi xét các trường hợp của góc .  Cho biết: Điện trường đều có véctơ cường độ điện trường là E , M cách bản âm một khoảng b(m), bản kim loại dài l(m), Hai bản cách nhau d(m), gia tốc trọng trường là g. Phương pháp chung: Chọn hệ trục tọa độ 0xy: l Gốc 0 M. 0x: theo phương ngang(Vuông góc với các x đường sức) d O 0y: theo phương thẳng đứng từ trên xuống dưới (Cùng phương, chiều với đường sức) Gọi α là góc mà vectơ vận tốc ban đầu của điện Tích hợp với phương thẳng đứng. b  v0 * Lực tác dụng: Trọng lực P m.g E  Lực điện : F q.E y Hai lực này có phương, chiều cùng phương chiều với.Đường sức điện(Cùng phương chiều với trục 0y) .Phân tích chuyển động của q thành hai chuyển động thành phần theo hai trục 0x và 0y. 1. Xét chuyển động của q trên phương 0x. Trên phương này q không chịu bất kì một lực nào nên q Sẽ chuyển động thẳng đều trên trục 0x với vận tốc không đổi: gia tốc ax=0, Vx= V0x =V0. sin (1) =>Phương trình chuyển động của q trên trục 0x: x= Vx.t= V0 sin .t (2) 2. Xét chuyển động của q theo phương 0y: - Theo phương 0y: q chịu tác dụng của các lực không đổi(Hợp lực cũng không đổi) q thu F+P q.E được gia tốc ay= a = = g (3) m m - Vận tốc ban đầu theo phương 0y:V0y= = V0.cos (4)  q.E *Vận tốc của q trên trục 0y ở thời điểm t là: Vy= V0y+ a.t = V0.cos + ( g ).t (5)  m 1 q.E 2 => Phương trình chuyển động của q trên trục 0y: y = V0.cos .t + ( g ).t (6) 2 m TÓM LẠI: Đặc điểm chuyển động của q trên các trục là: q.E a g y m a x 0 q.E Trên trục 0x Vx V0.sin (I) trên trục 0y: Vy V0.cos ( g).t (II) m x=V0.sin .t 1 q.E 2 y=V0.cos .t+ ( g).t 2 m Phương trình quĩ đạo chuyển động của điện tích q là( 36
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 x khử t ở phương trình tọa độ theo trục 0y bằng cách rút t = ) V0.sin  x 1 q.E x 2 y = V0.cos . + ( g ).( ) (7) V .cos 2 m V .sin 0  0 1 1 q.E 2 y = cotg . x + .2 2 ( g ). x 2 V0 .sin m (8) Vậy quĩ đạo của q có dạng là một Parabol(Trừ nhận giá trị góc 00, 1800 sẽ nêu ở dưới) Chú ý:Bài toán chuyển động của e thường bỏ qua trọng lực. B.CÁC DẠNG BÀI TẬP(XÉT CHO Q>0) DẠNG: VECTƠ VẬN TỐC CỦA ĐIỆN TÍCH CÙNG HƯỚNG ĐƯỜNG SỨC l a. Góc =0 (Ban đầu q chuyển động vào điện trường theo hướng của đường sức) Trường hợp này V0 cùng hướng với E . Dựa vào (I), (II). Ta có: x d O a x 0 Trên trục 0xV V .sin 0 b x 0 v0 x=V0.sin .t=0 y (III) q.E a g y m q.E q.E trên trục 0y: Vy V0.cos ( g).t=V0 ( g).t (IV) m m 1 q.E 2 1 q.E 2 y=V0.cos .t+ ( g).t V0.t+ ( g).t 2 m 2 m v0 hướng cùng chiều dương, xét tổng hợp lực theo 0y, nếu nó hướng cùng chiều dương thì vật chuyển động nhanh dần đều. 1 q.E 1. Thời gian mà q đến bản âm: khi đó y= b => b=V .t+ ( g).t2 -> t. (9) 0 2 m 2. Vận tốc khi q đập vào bản âm là V xác định theo 2 cách: C1: Thay t ở (9) vào vào công thức vận tốc của IV=> V C2: Áp dụng công thức liên hệ giữa vận tốc, gia tốc và đường đi trong chuyển động thẳng nhanh dần đều: 2 2 2 2 2.a.S = V - V0 tức là 2.a.b = V - V0 (10) v0 hướng cùng chiều dương, xét tổng hợp lực theo 0y, nếu nó hướng ngược chiều dương thì vật chuyển động chậm dần đều đến khi v=0 thì chuyển động nhanh dần đều theo hướng nguợc lại. 37
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 II.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 3.1: 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 bai nhiêu sau khi dịch chuyển được một quãng đường 3cm. Hướng dẫn giải: 1 Áp đụng định lý động năng: A mv2 2 2 U Mặt khác: A =F.s =q.E.s=q .s d 2.q.U.s Do đó: v 7,9.106 m / s 2 m.d Bài 3.2: Một electron bay từ bản âm sang bản dương của một tị điện phẳng. Điện trường trong khoảng hai bản tụ có cường độ E=6.104V/m. Khoảng cách giưa 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. Hướng dẫn giải: F e E a. Gia tốc của electron: a 1.05.1016 m / s2 m m 1 2d b. thời gian bay của electron: d x at2 t 3,1.10 9 s 2 a c. Vận tốc của electron khi chạm bản dương: v = at = 3,2.107m/v Bài 3.3:Giữa 2 bản của tụ điện đặt nằm ngang cách nhau d=40 cm có một điện trường đều E=60V/m. Một hạt bụi có khối lượng m=3g và điện tích q=8.10-5C bắt đầu chuyển động từ trạng thái nghỉ từ bản tích điện dương về phía tấm tích điện âm. Bỏ qua ảnh hưởng của trọng trường. Xác định vận tốc của hạt tại điểm chính giữa của tụ điện ĐS:v=0,8m/s Bài 3.4: 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. ĐS:v=3,04.10 6 m/s Bài 3.5: 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 bai nhiêu sau khi dịch chuyển được một quãng đường 1cm. Bài 3.6: 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 có giá trị nhỏ nhất là bao nhiêu để electron không tới được bản đối diện 38
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 ĐS:U>=182V Bài 3.7: Hại bụi có 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=? DẠNG: VECTƠ VẬN TỐC CỦA ĐIỆN TÍCH NGƯỢC HƯỚNG ĐƯỜNG SỨC I.LÍ THUYẾT 0 b. Góc =180 (Ban đầu q vào điện trường ngược hướng đường sức) Trường hợp này V0 ngược hướng với véc tơ cường độ điện trường.E Dựa vào I, II ta có: a x 0 l Trên trục 0x Vx V0.sin 0 (V) x=V0.sin .t=0 x d O v0 b E y q.E a g y m q.E q.E Trên trục 0y: Vy V0.cos ( g).t= - V0 ( g).t (VI) m m 1 q.E 2 1 q.E 2 y=V0.cos .t+ ( g).t V0.t+ ( g).t 2 m 2 m Nếu tổng hợp lực điện và trọng lực trên phương Oy mà hướng cùng Oy thì vật chuyển động theo hai quá trình. +Quá trình 1: q chuyển động thẳng chậm dần đều ngược chiều dương trục oy: Giả sử: Khi đến N thì q dừng lại, quá trình này diễn ra trong thời gian t1 thỏa mãn: q.E V - V ( g).t = 0 => t =0 . (11) 0 1 1 q.E m g m 2 2 2 Quãng đường MN=S được xác định: 2.a.S = V - V0 = - V0 (12) (V0 trong trường hợp này lấy giá trị âm vì V0 ngược hướng 0y). * Nếu S > d - b thì q chuyển động thẳng chậm dần đều ngược chiều dương trục 0y và đập vào bản dương gây ra va chạm. Ở đây a chỉ xét S < d- b (Điểm N vẫn nằm trong khoảng không gian giữa hai bản) 39
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 +Quá trình 2: Tại N điện tích q bắt đầu lại chuyển động thẳng nhanh dần đều theo trục 0y. q.E Với vận tốc tại N bằng không, gia tốc a = a g và bài toán như trường hợp =0. y m Nếu tổng hợp lực điện và trọng lực trên phương Oy mà ngược hướng cùng Oy thì vật chuyển động nhanh dần đều theo hướng ngược Oy. II.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 3.9: 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. Hướng dẫn giải: mv2 mv2 2 e U Áp dụng định lý động năng: 2 1 e U v v2 3.106 m / s 2 2 2 1 m Bài 3.10: Một electron bay trong điện trường giữa hai bản của một tụ điện đã tích điện và đặt cách nhau 2cm với vận tốc 3.10 7m/s theo ngsong 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. Hướng dẫn giải: F e E e U amd Ta cóa U (1) m m md e 2 1 2 2h 2h 2hv Mặt khác:h at a 2 2 2 (2) 2 t s s v 2mhv2 Từ (1) và (2): U 200V e s2 6 Bài 3.11: Một e có vận tốc ban đầu v o = 3. 10 m/s chuyển động dọc theo chiều đường sức của một điện trường có cường độ điện trường E = 1250 V/m. Bỏ qua tác dụng của trọng trường, e chuyển động như thế nào? Đ s: a = -2,2. 1014 m/s2, s= 2 cm. Bài 3.12: Một e chuyển động với vận tốc ban đầu 10 4 m/s dọc theo đường sức của một điện trường đều được một quảng đường 10 cm thì dừng lại. a. Xác định cường độ điện trường. b. Tính gia tốc của e. Đ s: 284. 10-5 V/m. 5. 107m/s2. Bài 3.13: Một e chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều có 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 nó bằng 0 ? b. Sau bao lâu kể từ lúc xuất phát e trở về điểm M ? Đ s: 0,08 m, 0,1 s Bài 3.14: 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 giưac hai bản tụ d =5cm. a. Tính gia tốc của electron. (1,05.1016 m/s2) b. tính thời gian bay của electron biết vận tốc ban đầu bằng 0.(3ns) c. Tính vận tốc tức thời của electron khi chạm bản dương. (3,2.107 m/s2) 40
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Bài 3.15: 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 giưã hai bản có một giọt thủy ngân nhỏ tích điện dương nằm lơ lửng. Đột nhiên hiệu điện thế giảm xuống chỉ còn U 2 = 995V. Hỏi sau bao lâu giọt thủy ngân rơi xuống bản dương? CA2: DẠNG: VECTƠ VẬN TỐC CỦA ĐIỆN TÍCH VUÔNG GÓC ĐƯỜNG SỨC I.LÍ THUYẾT c. Góc =900(Ban đầu q bay vào theo hướng vuông góc vơi đường sức điên) Dưa vào I, II ta có: Trên trục 0x (VI) q.E a g y m q.E q.E ên trục 0y: Vy V0.cos ( g).t= ( g).t (VII) m m 1 q.E 2 1 q.E 2 y=V0.cos .t+ ( g).t ( g).t 2 m 2 m Từ trên ta khẳng định q chuyển động như chuyển độngcủa vật bị ném ngang. 1 q.E 2 Thời gian để q đến được bản âm là t1 thỏa mãn: y = b  b = ( g).t => t 1 2 m 1 (13) Để kiểm tra xem q có đập vào bản âm không ta phải xét: x =V0.t1 ≤ l (14) II.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 3.16. Một e được bắn với vận tốc đầu 2. 10 -6 m/s vào một điện trường đều theo phương vuông góc với đường sức điện. Cường độ điện trường là 100 V/m. Tính vận tốc của e khi nó chuyển động được 10-7 s trong điện trường. Điện tích của e là –1,6. 10 -19C, khối lượng của e là 9,1. 10-31 kg. -17 13 2 6 6 Đ s: F = 1,6. 10 N. a = 1,76. 10 m/s vy = 1, 76. 10 m/s, v = 2,66. 10 m/s. Bài 3.17. Một e được bắn với vận tốc đầu 4. 10 7 m/s vào một điện trường đều theo phương vuông góc với các đường sức điện. Cường độ điện trường là 103 V/m. Tính: a. Gia tốc của e. b. Vận tốc của e khi nó chuyển động được 2. 10-7 s trong điện trường. Đ s: 3,52. 1014 m/s2. 8,1. 107 m/s. Bài 3.18 . Cho 2 bản kim loại phẳng có độ dài l=5 cm đặt nằm ngang song song với nhau,cách nhau d=2 cm. Hiệu điện thế giữa 2 bản là 910V. Một e bay theo phương ngang 7 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) 41
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 2) Tính thời gian e đi trong điện trường? Vận tốc của nó 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 3.19: Một electron bay trong điện trường giữa hai bản của một tụ điện đã tích điện và đặt cách nhau 2cm với vận tốc 3.10 7m/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. Bài3.20.Sau khi được tăng tốc bởi U=200V, một điện tử bay vào chính giữa hai bản tụ theo phương song song hai bản.Hai bản có chiều dài l=10cm, khoảng cách giữa hai bản d=1cm.Tìm U giữa hai bản để điện tủ không ra khỏi đuợc tụ? ĐS: U>=2V Bài 3.21.Một e có động năng 11,375eV bắt đầu vào điện trường đều nằm giữa hai bản theo phương vuông góc với đường sức và cách đều hai bản. a.Tính vận tốc v0 lúc bắt đầu vào điện trường? b,Thời gian đi hết l=5cm của bản. c.Độ dịch theo phương thẳng đứng khi e ra khỏi điện trường, biết U=50V, d=10cm. d.Động năng và vận tốc e tại cuối bản Bài 3.22.Điện tử mang năng lượng 1500eV bay vào tụ phẳng theo hướng song song hai bản.Hai bản dài l=5cm, cách nhau d=1cm.Tính U giữa hai bản để điện tử bay ra khỏi tụ theo phương hợp các bản góc 110. ĐS:U=120V DẠNG: VECTƠ VẬN TỐC CỦA ĐIỆN TÍCH XIÊN GÓC ĐƯỜNG SỨC d. Trường hợp góc 900 b-d thì có và ngược lại thì không Xét xem q có đập vào bản âm hay không: Thời gian để q có tọa độ y = b là t thỏa mãn phương trình (13) Kiểm tra xem khi đó x l thì q bay ra ngoài mà không đập vào bản âm chút nào) Thường là x(t1) < l nên q đập vào bản âm tại điểm K . 42
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 K cách mép trái bản âm khoảng x(t1). II.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 3.23: Hai b¶n kim lo¹i nèi víi nguån ®iÖn kh«ng ®æi cã hiÖu ®iÖn thÕ U = 228 V. H¹t 7 electron cã vËn tèc ban ®Çu v0 = 4.10 m/s, bay vµo kho¶ng kh«ng gian gi÷a hai b¶n qua lç nhá O ë b¶n d¬ng, theo ph¬ng hîp víi b¶n d¬ng gãc 600 . a, T×m quü ®¹o cña electron sau ®ã. b, TÝnh kho¶ng c¸ch h gÇn b¶n ©m nhÊt mµ electron ®· ®¹t tíi, bá qua t¸c dông cña träng lùc . Bài 3.24:Hai bản kim loại tích điện trái dấu đặt cách nhau d=3cm, chiều dài mỗi bản l=5cm. Một điện tử lọt vào giữa hai bản hợp bản dương góc 300. Xác định U sao cho khi chui ra khỏi bản điện tử chuyển động theo phương song song với hai bản? ĐS: U=47,9V II. BÀI TẬP ĐỀ NGHỊ Bài 1: 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 công A=2.10-9 (J). Coi điện trường bên trong khoảng giữa hai tấm kim loại là điện trường đều và có các đường sức điện vuông góc với các tấm. Tính cường độ điện trường bên trong tấm kim loại đó. ĐS: E = 200 (V/m). Bài 2: 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). Từ 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 3: Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là U MN = 1 (V). Công của điện trường làm dịch chuyển điện tích q = - 1 ( C) từ M đến N là bao nhiêu. ĐS: A = - 1 ( J). 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: Công của lực điện trường làm di chuyển một điện tích giữa hai điểm có hiệu điện thế U = 2000 (V) là A = 1 (J). Độ lớn của điện tích đó là bao nhiêu. ĐS: q = 5.10-4 (C). Bài 6: Một điện tích q = 1 ( C) di chuyển từ điểm A đến điểm B trong điện trường, nó thu được một năng lượng W = 0,2 (mJ). Tính hiệu điện thế giữa hai điểm A, B. ĐS: U = 200 (V). Bài 7: Hai điện tích điểm q 1 = 0,5 (nC) và q2 = - 0,5 (nC) đặt tại hai điểm A, B cách nhau 6(cm) trong không khí. Tính cường độ điện trường tại trung điểm của AB. 43
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 ĐS: E = 10000 (V/m). Bài 8: Hai điện tích điểm q 1 = 0,5 (nC) và q2 = - 0,5 (nC) đặt tại hai điểm A, B cách nhau 6(cm) trong không khí. Tính 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). Bài 9: Một điện tích q = 10-7 (C) đặt tại điểm M trong điện trường của một điện tích điểm Q, chịu tác dụng của lực F = 3.10 -3 (N). Cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra tại điểm M có độ lớn bằng bao nhiêu. 4 ĐS: EM = 3.10 (V/m). Bài 10: Một điện tích điểm dương Q trong chân không gây ra tại điểm M cách điện tích một khoảng r = 30 (cm), một điện trường có cường độ E = 30000 (V/m). Độ lớn điện tích Q là: ĐS: Q = 3.10-7 (C). -2 -2 Bài 11: Hai điện tích điểm q 1 = 2.10 ( C) và q2 = - 2.10 ( 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). 2. Bài tập trắc nghiệm Câu 1. Điện thế là đại lượng đặc trưng cho riêng điện trường về A. khả năng sinh công của vùng không gian có điện trường. B. khả năng sinh công tại một điểm. C. khả năng tác dụng lực tại một điểm. D. khả năng tác dụng lực tại tất cả các điểm trong không gian có điện trường. Câu 2. Khi độ lớn điện tích thử đặt tại một điểm tăng lên gấp đôi thì điện thế tại điểm đó A. không đổi. B. tăng gấp đôi. C. giảm một nửa. D. tăng gấp 4. Câu 3. Đơn vị của điện thế là vôn (V). 1V bằng A. 1 J.C. B. 1 J/C. C. 1 N/C. D. 1. J/N. Câu 4. Trong các nhận định dưới đây về hiệu điện thế, nhận định không đúng là: A. Hiệu điện thế đặc trưng cho khả năng sinh công khi dịch chuyển điện tích giữa hai điểm trong điện trường. B. Đơn vị của hiệu điện thế là V/C. C. Hiệu điện thế giữa hai điểm không phụ thuộc điện tích dịch chuyển giữa hai điểm đó. D. Hiệu điện thế giữa hai điểm phụ thuộc vị trí của hai điểm đó. Câu 5. Quan hệ giữa cường độ điện trường E và hiệu điện thế U giữa hai điểm mà hình chiếu đường nối hai điểm đó lên đường sức là d thì cho bởi biểu thức A. U = E.d. B. U = E/d. C. U = q.E.d. D. U = q.E/q. Câu 6. Hai điểm trên một đường sức trong một điện trường đều cách nhau 2m. Độ lớn cường độ điện trường là 1000 V/m2. Hiệu điện thế giữa hai điểm đó là A. 500 V. B. 1000 V. C. 2000 V. D. chưa đủ dữ kiện để xác định. Câu 7. Trong một điện trường đều, điểm A cách điểm B 1m, cách điểm C 2 m. Nếu UAB = 10 V thì UAC A. = 20 V. B. = 40 V. C. = 5 V. D. chưa đủ dữ kiện để xác định. 44
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 Câu 8. Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích – 2 μC từ A đến B là 4 mJ. UAB bằng A. 2 V. B. 2000 V. C. – 8 V. D. – 2000 V. Câu 9. Mối liên hệ giữa hiệu điện thế UMN và hiệu điện thế UNM là A B C A. UMN = UNM. B. UMN = - UNM. 1 1 C. UMN = . D. UMN = . U NM U NM d1 d2 Câu 10. Hai điểm M và N nằm trên cùng một đường sức của một điện trường đều có cường độ E, hiệu điện thế giữa M và N là UMN, khoảng cách MN = d. Công thức nào sau đây không đúng? A. UMN = VM – VN. B. UMN = E.d C. AMN = q.UMN D. E = UMN.d Câu11. Một điện tích q=10 -8C thu được năng lượng bằng 4.10 -4J khi đi từ A đến B. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là A. 40V B. 40k V C. 4.10-12 V D. 4.10-9 V Câu 12. Khi một điện tích q di chuyển trong một điện trường từ một điểm A có thế năng tĩnh điện 2,5J đến một điểm B thì lực điện sinh công 2,5 J. Thế năng tĩnh điện của q tại B sẽ là A. 0 B. - 5 J C. + 5 J D. - 2,5 J Câu 13. 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 4 giữa các bản là đều, có chiều như hình vẽ, với độ lớn: E1=4.10 4 V/m, E2 = 5.10 V/m. Chọn gốc điện thế tại bản A. Điện thế VB, Vc của hai bản B, C bằng A. -2.103V; 2.103V B. 2.103V; -2.103V C. 1,5.103V; -2.103V D. -1,5.103V; 2.103V ___ ___ Dạng 2: CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN TRONG ĐIỆN TRƯỜNG. PP Chung: Khi hạt mang điện được thả tự do không vận tốc đầu trong một điện trường đều thì dưới tác dụng của lực điện , hạt mang điện chuyển động theo một đường thẳng song song với đưởng sức điện. +Nếu điện tích dương (q >0) thì hạt mang điện (q) sẽ chuyển động cùng chiều điện trường. +.Nếu điện tích âm (q <0) thì hạt mang điện (q ) sẽ chuyển động ngược chiều điện trường. Khi đó chuyển động của hạt mang điện là chuyển động thẳng biến đổi đều.  F qE Gia tốc: a m m q E - Độ lớn của gia tốc: a m 45
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 1 2 Ta áp dụng công thức: x = x0 +v0.t + a.t . 2 v = v + a.t , v2 – v 2 = 2.a.s , s = x x 0 0 0 . Khi electron bay vào điện trường với vận tốc ban đầu vo vuông góc với các đường sức điện. e chịu tác dụng của lực điện không đổi có hướng vuông góc với v,o chuyển động của e tương tự như chuyển động của một vật bị ném ngang trong trường trọng lực. Quỹ đạo của e là một phần của đường parapol.   3. Chuyển động cong: Chọn hệ trục toạ độ 0xy có 0x  E;0y PE   a. v0  E x v t 0 q U - Phương trình chuyển động: với 1 a y at2 md 2 a 2 - Phương trình quỹ đạo; y 2 x 2v0  b. v0 xiên góc với E x v cos t 0 - Phương trình chuyển động: 1 y at2 v sin t 2 0 a - Phương trình quỹ đạo: y tan .x x2 v0 cos 2 2 2 - Phường trình vận tốc: vx=vocosα vy=vosinα +at v =vx +vy 1 BÀI TẬP TỰ LUẬN Ngày Soạn: Ngày giảng: BUỔI 8: TỤ ĐIỆN – GHÉP TỤ ĐIỆN- NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG I.MỤC TIÊU : - Kiến thức cơ bản về tụ điện , năng lượng điện trường - Tính điện dung , điện tích , hiệu điện thế và năng lượng của tụ điện - Vận dụng giải được các dạng toán cơ bản và nâng cao về tụ điện , năng lượng điện trường Ghép các tụ điện chưa tích điện - Vận dụng giải được các dạng toán cơ bản và nâng cao về tụ điện , năng lượng điện trường II CHUẨN BỊ : GV: Chuẩn bị nội dung kiến thức cơ bản, dạng bài tập và phương pháp giải HS: Ôn tập kiến thức III. KIẾN THỨC CƠ BẢN 1. Tụ điện – Tụ điện phẳng : a. Định nghĩa: - Tụ điện là hệ gồm hai vật dẫn đặt gần nhau, giữa chúng có điện môi ngăn cách . Hai vật dẫn gọi là hai bản của tụ điện . Tụ điện đơn giản là tụ điện phẳng gồm hai tấm kim loại đặt gần nhau, song Kí hiệu của 46 tụ điện
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC - TRƯỜNG THPT VĨNH YÊN – GIÁO ÁN CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ 11 song, đối diện nhau . b. Tích điện cho tụ điện – Tụ điện phóng điện : - Để tích điện cho tụ điện ta nối hai bản của tụ với hai cực của một nguồn điện, các bản sẽ mang điện tích trái dấu nhưng bằng nhau về độ lớn . Độ lớn điện tích của một bản gọi là điện tích của tụ điện (q). - Nối hai bản của tụ điện đã được tích điện bằng dây dẫn thì sẽ có một dòng điện chạy qua dây và làm cho điện tích của hai bản trung hòa . Ta nói tụ điện phóng điện . - Khi ngắt tụ ra khỏi nguồn điện thì các bản tụ trở thành các vật dẫn cố lập về điện. Do đó điện tích của tụ điện khôngđổi . 2. Điện dung của tụ điện : a. Định nghĩa : Thương số Q đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện và được U gọi là điện dung của tụ điện , kí hiệu là C . Q Biểu thức : C U Chú ý : - Nếu đã biết điện áp U thì suy ra được : Q C.U . Như vậy khi hai tụ được tích điện cùng một điện áp U , tụ nào có điện dung lớn hơn thì điện tích của tụ đó sẽ lớn hơn. - Điện dung C của tụ không phụ thuộc vào điện áp và điện tích của tụ điện . 1C b. Đơn vị điện dung : fara (kí hiệu F). 1F . 1V Các đơn vị khác (ước số của fara) : * milifara(mF) : 1mF = 10 3F . * micrôfara(F): 1F = 10 6F . * nanôfara(nF) : 1 nF = 10 9F . * picôfara(pF) : 1pF = 10 12F . c. Điện dung của tụ điện phẳng : * Điện dung của tụ điện phụ thuộc vào : - Hình dạng , kích thước của hai bản .  S - Khoảng cách giữa hai bản . - Chất điện môi giữa hai bản . .S d * Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng : C 9.109.4 .d Chú ý : - Để tăng điện dung C ta chỉ có thể giảm khoảng cách d đến một giá trị giới hạn nào đó mà thôi . U Vì theo công thức E thì với U = hằng số , khi d giảm thì E tăng . Khi điện trường tăng d vượt quá một giá trị giới hạn nào đó thì điện môi giữa hai bản tụ sẽ mất tính cách điện . Trường hợp này gọi là tụ điện bị đánh thủng . - Mỗi tụ điện có một hiệu điện thế giới hạn được ghi trên tụ điện . Điện áp sử dụng (U) luôn luôn phải thỏa điều kiện : U Ugh . 3. Ghép tụ điện : * Mục đích của việc ghép tụ điện là tạo ra được bộ tụ điện có điện dung và điện áp sử dụng thích hợp . a. Ghép song song các tụ điện : * Nhận biết : Các tụ ghép song song đều có hai điểm chung . C1 U1,Q1 Cb , Qb 47 C2 U2,Q2 Ub Ub Ub = U1 = U2 Qb = Q1 + Q2 C1 = C2 = C0 thì Cb = 2C0 Bộ 2 tụ điện ghép song song