›
›
›

Tài liệu môn Vật lý Lớp 11 - Chương 1: Điện tích. Điện trường - Nguyễn Duy Liệu

doc 35 trang thungat 2870
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu môn Vật lý Lớp 11 - Chương 1: Điện tích. Điện trường - Nguyễn Duy Liệu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • doctai_lieu_mon_vat_ly_lop_11_chuong_1_dien_tich_dien_truong_ng.doc

Nội dung text: Tài liệu môn Vật lý Lớp 11 - Chương 1: Điện tích. Điện trường - Nguyễn Duy Liệu

  1. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC& LT KHOA NGUYỄN Địa chỉ: K503/32 Trưng Nữ Vương – Hòa Thuận Tây - Đà Nẵng . 0935991512 - 0987281303 ch­¬ng 1 §IÖN TÝCH - §IÖN TR¦êNG ThS. NGUYỄN DUY LIỆU Đà Nẵng, tháng 06 năm 2018 Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 0
  2. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 MỤC LỤC Nguyên tắc thành công: Suy nghĩ tích cực; Cảm nhận đam mê; Hành động kiên trì. Chúc các em học sinh THÀNH CÔNG trong học tập! Biên soạn: GV: ThS. Nguyễn Duy Liệu Email: lieuuni2009@gmail.com Facebook: Nguyễn Duy Liệu  ĐT: 0986590468 – 0935991512 TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC & LT KHOA NGUYỄN Địa chỉ : K503/32 Trưng Nữ Vương – Hòa Thuận Tây – Hải Châu - Đà Nẵng CÁC BẠN MUỐN CÓ ĐƯỢC SỰ TỰ TIN TRONG HỌC TẬP KHÔNG ? NẾU ĐIỀU NÀY LÀ CẦN THIẾT, CÁC BẠN HÃY LIÊN HỆ : LỚP VẬT LÝ – THẦY LIỆU: NƠI CÁC BẠN GỬI GẮM NIỀM TIN TRONG HỌC TẬP Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 1
  3. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH. ĐIỆN TRƯỜNG CHỦ ĐỀ 1: LỰC TƯƠNG TÁC TĨNH ĐIỆN DẠNG 1: TƯƠNG TÁC GIỮA HAI ĐIỆN TÍCH ĐIỂM ĐỨNG YÊN A. LÝ THUYẾT I. Điện tích – Điện tích điểm + Có hai loại điện tích: điện tích dương (+) và điện tích âm (-). + Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau. + Đơn vị điện tích là culông (C). + Điện tích điểm: Một vật nhiễm điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách tác dụng được gọi là điện tích điểm. Cách nhiễm điện: Có 3 cách nhiễm điện một vật: Cọ xát, tiếp xúc, hưởng ứng.  Nhiễm điện do cọ xát: Hai vật không nhiễm điện khi cọ xát với nhau thì có thể làm chúng nhiễm điện trái dấu nhau.  Nhiễm điện do tiếp xúc: Cho thanh kim loại không nhiễm điện chạm vào quả cầu đã nhiễm điện thì thanh kim loại nhiễm điện cùng dấu với điện tích của quả cầu. Đưa thanh kim loại ra xa quả cầu thì thanh kim loại vẫn còn nhiễm điện.  Nhiễm điện do hưởng ứng: Đưa thanh kim loại không nhiễm điện đến gần quả cầu nhiễm điện nhưng không chạm vào quả cầu, thì hai đầu thanh kim loại sẽ nhiễm điện. Đầu gần quả cầu hơn nhiễm điện trái dấu với điện tích của quả cầu, đầu xa hơn nhiễm điện cùng dấu với điện tích của quả cầu. Đưa thanh kim loại ra xa quả cầu thì thanh kim loại trở về trạng thái không nhiễm điện như lúc đầu. Trong nhiễm điện do hưởng ứng, chỉ có sự phân bố lại điện tích trên vật, tổng đại số điện tích của vật không đổi. II. Thuyết electron – định luật bảo toàn điện tích 1 Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện – Điện tích nguyên tố a. Cấu tạo hạt nhân Hạt nhân được cấu tạo từ những hạt nhỏ hơn gọi là nuclon. Có hại loại nuclon: ▪ Proton (p): mang điện tích nguyên tố dương (+e). ▪ Neutron (n): không mang điện. b. Cấu tạo nguyên tử Nguyên tử có đường kính khoảng 10-10(m) gồm một hạt nhân ở giữa, xung quanh có các electron chuyển động theo những quỹ đạo khác nhau tạo thành lớp vỏ. Số proton bên trong hạt nhân bằng số electron quay xung quanh hạt nhân nên độ lớn của điện tích dương của các proton bằng độ lớn điện tích âm của các electron, do đó bình thường nguyên tử trung hòa về điện. c. Điện tích nguyên tố – Vật chất đựơc cấu tạo từ những hạt nhỏ bé, riêng biệt được gọi là nguyên tử, phân tử hay gọi chung là các hạt sơ cấp. – Điện tích mà các hạt sơ cấp mang được gọi là điện tích nhỏ nhất tồn tại trong tự nhiên gọi là điện tích nguyên tố, có độ lớn q = 1,6.10-19(C). ▪ Electron: là hạt sơ cấp mang điện tích nguyên tố âm. -19 + Điện tích của electron: qe = -1,6.10 C. -31 + Khối lượng của electron: me = 9,1.10 kg. ▪ Proton: là hạt sơ cấp mang điện tích nguyên tố dương. -19 + Điện tích của proton: qp = +1,6.10 C. -27 + Khối lượng của proton: mp = 1,67.10 kg. ▪ Nơtron: là hạt sơ cấp không mang điện. + Khối lượng của nơtron xấp xỉ bằng khối lượng của proton. 2. Thuyết electron Là thuyết căn cứ vào sự cư trú và dịch chuyển của các electron để giải thích các hiện tượng điện và các tính chất điện của các vật. Nội dung thuyết electron như sau: - Electron có thể di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác. - Nguyên tử bị mất electron sẽ trở thành hạt mang điện dương gọi là ion dương. Ví dụ: Nguyên tử Natri bị mất một electron sẽ trở thành ion Na+. - Nguyên tử trung hòa nhận thêm electron sẽ trở thành hạt mang điện âm gọi là ion âm. Ví dụ: Nguyên tử Clo nhận thêm một electron sẽ trở thành ion Cl-. - Một vật nhiễm điện âm khi số electron mà nó chứa lớn hơn số proton; Nếu số electron ít hơn số proton thì vật mang điện tích dương. Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 2
  4. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 3. Vận dụng thuyết electron Khi cho 2 quả cầu nhỏ nhiễm điện tiếp xúc sau đó tách nhau ra thì tổng điện tích chia đều cho mỗi quả cầu. q q q' q' 1 2 1 2 2  Hiện tượng xảy ra tương tự khi nối hai quả cầu bằng dây dẫn mảnh rồi cắt bỏ dây nối.  Khi chạm tay vào quả cầu nhỏ dẫn điện đã tích điện thì quả cầu mất điện tích và trở về trung hòa  Điện tích q của một vật tích điện: q ne + Nếu vật thiếu electron (tích điện dương): q ne + Nếu vật thừa electron (tích điện âm): q ne Với e 1,6.10 19 C là điện tích nguyên tố III- Định luật bảo toàn điện tích Trong một hệ cô lập về điện, nghĩa là hệ không trao đổi điện tích với các vật ngoài hệ thì tổng đại số các điện tích luôn luôn là một hằng số. IV. Định luật Cu lông Định luật: Độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên tỉ lệ thuận với tích các độ lớn của hai điện tích đó và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. q . q F k . 1 2 r 2 Trong đó: r là khoảng cách giữa hai chất điểm (đơn vị m) q1 ; q2 là độ lớn của hai điện tích, đơn vị là C N.m2 9 k = 9.10 2 C - Điểm đặt: trên 2 điện tích. - Phương: đường nối 2 điện tích. - Chiều: + Hướng ra xa nhau nếu (Lực đẩy):q 1.q2 > 0 (q1; q2 cùng dấu) + Hướng vào nhau nếu (Lực hút): q1.q2 0 q1.q2 < 0 F21 Trong trường hợp nếu 2 điện tích điểm q 1; q2 đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện q1q2 môi ε thì độ lớn lực tương tác giữa chúng là F . Ta có: F k .r 2 Lưu ý: Công thức trên còn áp dụng được cho trường hợp các quả cầu đồng chất, khi đó ta coi r là khoảng cách giữa tâm hai quả cầu. B. BÀI TẬP TỰ LUẬN 8 8 Bài 1. Hai điện tích q1 2.10 C , q 2 10 C đặt cách nhau 20cm trong không khí. a) Lực này là lực hút hay lực đẩy? b) Tính độ lớn lực tương tác giữa 2 điện tích. ĐS: 4,5.10 5 N 6 6 Bài 2. Hai điện tích q1 2.10 C, q 2 2.10 C đặt tại hai điểm A và B trong không khí. Lực tương tác giữa chúng là 0,4N. Tính khoảng cách AB. ĐS: 30cm Bài 3. Hai điện tích đặt cách nhau một khoảng r trong không khí thì lực tương tác giữa chúng là 2.10 3 N. Nếu với khoảng cách đó mà đặt trong điện môi thì lực tương tác giữa chúng là 10 3 N. a. Xác định hằng số điện môi. b. Để lực tương tác giữa hai điện tích khi đặt trong điện môi bằng lực tương tác khi đặt trong không khí thì phải đặt hai điện tích cách nhau bao nhiêu? Biết trong không khí hai điện tích cách nhau 20cm. ĐS:  2 ; 14,14cm. Bài 4. Trong nguyên tử hiđrô (e) chuyển động tròn đều quanh hạt nhân theo quỹ đạo tròn có bán kính 5.10 -9 cm. Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 3
  5. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 a. Xác định lực hút tĩnh điện giữa (e) và hạt nhân. b. Xác định tần số của (e) ĐS: a) F=9.10-8 N; b) f = 0,7.1016 Hz Bài 5. Một quả cầu có khối lượng riêng (KLR) = 9,8.103 kg/m3, bán kính R=1cm tích điện q = -10 -6C được treo -6 vào đầu một sợi dây mảnh có chiều dài l =10cm. Tại điểm treo có đặt một điện tích âm q 0 = - 10 C. Tất cả đặt trong dầu có KLR D = 0,8 .103 kg/m3, hằng số điện môi  =3. Tính lực căng của dây? Lấy g = 10m/s2. ĐS: 0,614N Bài 6. Hai quả cầu nhỏ, giống nhau, bằng kim loại. Quả cầu A mang điện tích 4,50 µC; quả cầu B mang điện tích - 2,40 µC. Cho chúng tiếp xúc nhau rồi đưa chúng ra cách nhau 1,56 cm. Tính lực tương tác điện giữa chúng. ĐS: 440,2N -9 -9 Bài 7: Hai quả cầu nhỏ giống nhau (xem như hai điện tích điểm) có q 1= 3,2. 10 C và q2 = - 4,8.10 C được đặt tại hai điểm cách nhau 10cm. a) Quả cầu nào thừa electron, quả cầu nào thiếu electron. Tính lượng electron thừa (hoặc thiếu) của mỗi quả cầu. b) Tính lực tương tác giữa hai quả cầu (có vẽ hình) nếu môi trường tương tác là: - Chân không - Dầu hỏa (ε = 2) c) Cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau: - Tìm điện tích của mỗi quả sau khi tiếp xúc. - Nếu sau khi tiếp xúc ta lại đặt chúng cách nhau 15cm trong dầu hỏa, tìm lực tương tác giữa chúng (có vẽ hình). 10 10 Đs: a) thiếu 2.10 electron, thừa 3.10 electron b) 1,3824.10-5N ; 6,912.10-6N ( lực hút) , , 10 -7 c) q1 q2 8.10 lực đẩy: 1,28.10 N DẠNG 2: XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ ĐIỆN TÍCH A. LÝ THUYẾT Khi giải dạng bài tập này cần chú ý những thuật ngữ: q q  Hai điện tích có độ lớn bằng nhau thì: 1 2  Hai điện tích có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu thì: q1 q 2  Hai điện tích bằng nhau thì: q1 q 2 . q .q 0 q .q q .q  Hai điện tích cùng dấu: 1 2 1 2 1 2 . q .q 0 q .q q .q  Hai điện tích trái dấu: 1 2 1 2 1 2 q .q Áp dụng hệ thức của định luật Coulomb để tìm ra 1 2 sau đó tùy điều kiện bài toán chúng ra sẽ tìm được q1 và q2. q ; q Nếu đề bài chỉ yêu cầu tìm độ lớn thì chỉ cần tìm 1 2 2.1. Bài tập ví dụ Hai quả cầu nhỏ tích điện có độ lớn bằng nhau, đặt cách nhau 5cm trong chân không thì hút nhau bằng một lực 0,9N. Xác định điện tích của hai quả cầu đó. Tóm tắt q1 q 2 r 5cm 0,05m F 0,9N , lực hút. q1 ?q 2 ? Giải. Theo định luật Coulomb: q .q F.r 2 F k. 1 2 q .q r 2 1 2 k 0,9.0,052 q .q 25.10 14 1 2 9.109 Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 4
  6. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 2 14 Mà q1 q 2 nên q1 25.10 7 q 2 q1 5.10 C 7 7 Do hai điện tích hút nhau nên chúng phải trái dấu, vậy: q1 5.10 C ; q 2 5.10 C 7 7 hoặc: q1 5.10 C ; q 2 5.10 C B. BÀI TẬP TỰ LUẬN Bài 1. Hai điện tích điểm bằng nhau, đặt trong chân không, cách nhau 10 cm. Lực đẩy giữa chúng là 9.10-5N. a. Xác định dấu và độ lớn hai điện tích đó. b. Để lực tương các giữa hai điện tích đó tăng 3 lần thì phải tăng hay giảm khoảng cách giữa hai điện tích đó bao nhiêu lần? Vì sao? Xác định khoảng cách giữa hai điện tích lúc đó. 8 8 ĐS: a/ q1 q 2 10 C ; hoặc q1 q 2 10 C b/Giảm 3 lần; r' 5,77cm Bài 2. Hai điện tích có độ lớn bằng nhau, đặt cách nhau 25cm trong điện môi có hằng số điện môi bằng 2 thì lực tương tác giữa chúng là 6,48.10-3 N. a. Xác định độ lớn các điện tích. b. Nếu đưa hai điện tích đó ra không khí và vẫn giữ khoảng cách đó thì lực tương tác giữa chúng thay đổi như thế nào? Vì sao? c. Để lực tương tác của hai điện tích đó trong không khí vẫn là 6,48.10 -3 N thì phải đặt chúng cách nhau bằng bao nhiêu? 7 ĐS: a/ q1 q 2 3.10 C ; b/ tăng 2 lần c/ rkk rđm .  35,36cm . Bài 3. Hai vật nhỏ tích điện đặt cách nhau 50cm, hút nhau bằng một lực 0,18N. Điện tích tổng cộng của hai vật là 4.10-6C. Tính điện tích mỗi vật? 6 q1 10 C 12 12 6 q1.q2 5.10 q1.q2 5.10 q2 5.10 C ĐS: 6 q q 4.10 6 6 q1 q2 4.10 1 2 q1 5.10 C 6 q2 10 C Bài 5. Hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau đặt trong chân không, cách nhau 1 khoảng 5 cm, giữa chúng xuất hiện lực đẩy F = 1,6.10-4 N. a. Hãy xác định độ lớn của 2 điện tích điểm trên? b. Để lực tương tác giữa chúng là 2,5.10-4N thì khoảng cách giữa chúng là bao nhiêu? ĐS: 667nC và 0,0399 Bài 6. Hai vật nhỏ đặt trong không khí cách nhau một đoạn 1m, đẩy nhau một lực F= 1,8 N. Điện tích tổng cộng của hai vật là 3.10-5 C. Tìm điện tích của mỗi vật. 5 5 ĐS: q1 2.10 C ; q2 10 C Bài 7. Hai quả cầu kim loại nhỏ như nhau mang các điện tích q 1 và q2 đặt trong không khí cách nhau 2 cm, đẩy nhau bằng một lực 2,7.10-4 N. Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau rồi lại đưa về vị trí cũ, chúng đẩy nhau bằng một lực -4 3,6.10 N. Tính q1, q2 ? 9 9 9 9 ĐS: q1 2.10 C ; q2 6.10 C và q1 2.10 C ; q2 6.10 C và đảo lại Bài 8. Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại có khối lượng 50g được treo vào cùng một điểm bằng 2 sợi chỉ nhỏ không giãn dài 10cm. Hai quả cầu tiếp xúc nhau tích điện cho một quả cầu thì thấy hai quả cầu đẩy nhau cho đến khi 2 dây treo hợp với nhau một góc 60 0. Tính điện tích mà ta đã truyền cho các quả cầu quả cầu. Cho g =10 m/s2. ĐS: q = 1,13µC Bài 9. Một quả cầu nhỏ có m = 60g, điện tích q = 2. 10 -7 C được treo bằng sợi tơ mảnh. Ở phía dưới nó 10 cm cần đặt một điện tích q2 như thế nào để sức căng của sợi dây tăng gấp đôi? ĐS: q = - 3,33µC -9 -9 Bài 10. Hai quả cầu nhỏ tích điện q1= 1,3.10 C, q2 = 6,5.10 C đặt cách nhau một khoảng r trong chân không thì đẩy nhau với một những lực bằng F. Cho 2 quả cầu ấy tiếp xúc nhau rồi đặt cách nhau cùng một khoảng r trong một chất điện môi ε thì lực đẩy giữa chúng vẫn là F. a. Xác định hằng số điện môi của chất điện môi đó. b. Biết F = 4,5.10 -6N, tìm r. ĐS: ε = 1,8; r =13cm Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 5
  7. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 DẠNG 3: TƯƠNG TÁC CỦA NHIỀU ĐIỆN TÍCH A. LÝTHUYẾT Dạng 3: Hợp lực do nhiều điện tích tác dụng lên một điện tích. Phương pháp: Các bước tìm hợp lực Fo do các điện tích q1; q2; tác dụng lên điện tích qo: Bước 1: Xác định vị trí điểm đặt các điện tích (vẽ hình). Bước 2: Tính độ lớn các lực F ;F , Fno lần lượt do q1 và q2 tác dụng lên qo. 10 20  Bước 3: Vẽ hình các vectơ lực F ;F F 10 20 n0 Bước 4: Từ hình vẽ xác định phương, chiều, độ lớn của hợp lực Fo . + Các trường hợp đặc biệt: Gọi là góc bất kì, bởi hai vectơ lực. 2 2 2 F0 F10 F20 2F10 F20.cos 3.1. Bài tập ví dụ 7 Trong chân không, cho hai điện tích q1 q 2 10 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 8cm. Tại điểm C 7 nằm trên đường trung trực của AB và cách AB 3cm người ta đặt điện tích q o 10 C . Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên qo. Tóm tắt: 7 q1 10 C 7 q 2 10 C q 10 7 C;AB 8cm;AH 3cm o Fo ? Bài giải mẫu Vị trí các điện tích như hình vẽ. Gọi F10 là lực do q1 tác dụng lên qo: Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 6
  8. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 q q 10 7.10 7 + Độ lớn: F k 1 0 9.109 0,036N 10 AC2 0,052 + Phương chiều: Được biểu diễn như hình vẽ. Gọi F20 là lực do q2 tác dụng lên qo: + Độ lớn: F20 F10 0,036N (do )q1 q 2 + Phương chiều: Được biểu diễn như hình vẽ. Hợp lực tác dụng lên điện tích q0 là: F0 F10 F20 Do F20 F10 nên hợp lực Fo tác dụng lên qo có độ lớn là: AH F 2F .cos 2.F .cosA 2.F . o 10 10 10 AC 4 F 2.0,036. 57,6.10 3 N o 5  3 Vậy Fo có phương // AB, cùng chiều với vectơ AB (hình vẽ) và có độ lớn: Fo 57,6.10 N Chú ý: Khi giải toán, chúng ta thường bị nhầm đáp án vì lỗi không đổi đơn vị các đại lượng trong công thức về đơn vị cơ bản trong hệ đo SI; Lỗi thứ 2 là chúng ta không đọc kỹ yêu cầu của đề bài, cần phân biệt từ “XÁC ĐỊNH” và từ “TÍNH” khi nói về các đại lượng véc tơ. B. BÀI TẬP TỰ LUẬN 7 7 Bài 1. Cho hai điện tích điểm q1 2.10 C;q2 3.10 C đặt tại hai điểm A và B trong chân không cách nhau 7 5cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên qo 2.10 C trong hai trường hợp: a. qo đặt tại C, với CA = 2cm; CB = 3cm. b. qo đặt tại D với DA = 2cm; DB = 7cm. ĐS: a/ Fo 1,5N ; b/ F 0,79N . 8 8 Bài 2. Hai điện tích điểm q1 3.10 C;q2 2.10 C đặt tại hai điểm A và B trong chân không, AB = 5cm. Điện 8 tích qo 2.10 C đặt tại M, MA = 4cm, MB = 3cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên qo . 3 ĐS: Fo 5,23.10 N . 7 Bài 3. Trong chân không, cho hai điện tích q1 q2 10 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 10cm. Tại điểm C 7 nằm trên đường trung trực của AB và cách AB 5cm người ta đặt điện tích q o 10 C . Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên qo. ĐS: Fo 0,051N . -6 Bài 4. Có 3 điện tích điểm q1 = q2 = q3 = q = 1,6.10 C đặt trong chân không tại 3 đỉnh của một tam giác đều ABC cạnh a = 16 cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên mỗi điện tích. -7 -7 -6 Bài 5. Ba quả cầu nhỏ mang điện tích q 1 = 6.10 C, q2 = 2.10 C, q3 = 10 C theo thứ tự trên một đường thẳng nhúng trong nước nguyên chất có  = 81. Khoảng cách giữa chúng là r 12 = 40cm, r23 = 60cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên mỗi quả cầu. ĐS: -8 -8 -8 Bài 6. Ba điện tích điểm q 1 = 4.10 C, q2 = - 4. 10 C, q3 = 5.10 C đặt trong không khí tại ba đỉnh của một tam giác đều cạnh 2 cm. Xác định vectơ lực tác dụng lên q3. ĐS: -8 -8 Bài 7. Hai điện tích q1 = 8.10 C, q2 = -8.10 C đặt tại A và B trong không khí (AB = 10 cm). Xác định lực tác -8 dụng lên q3 = 8.10 C, nếu: a. CA = 4 cm, CB = 6 cm. b. CA = 14 cm, CB = 4 cm. c. CA = CB = 10 cm. d. CA=8cm, CB=6cm. ĐS: -9 -9 Bài 8. Người ta đặt 3 điện tích q1 = 8.10 C, q2 = q3 = -8.10 C tại ba đỉnh của một tam giác đều cạnh 6 cm trong -9 không khí. Xác định lực tác dụng lên điện tích q0 = 6.10 C đặt ở tâm O của tam giác. ĐS:7,2.10-5N Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 7
  9. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 Câu 9. Cho hai điện tích điểm +q (q>0) và hai điện tích điểm –q đặt tại bốn đỉnh hình vuông cạnh a trong chân không như hình vẽ. Các điện tích dương và âm cùng đặt liên tiếp nhau trên các đỉnh của hình vuông. Xác định lực điện tổng hợp lên mỗi điện tích trên. q2 ĐS: F F 2 F 2 3k D 1 BD 2a2 DẠNG 4: CÂN BẰNG CỦA ĐIỆN TÍCH A. LÝ THUYẾT Dạng 4: Điện tích cân bằng Hai điện tích Hai điện tích q1;q2 đặt tại hai điểm A và B, hãy xác định điểm C đặt điện tích qo để qo cân bằng: - Điều kiện cân bằng của điện tích qo : F10  F20 (1) Fo F10 F20 0 F10 F20 (2) F10 F20 + Trường hợp 1: q1;q2 cùng dấu: Từ (1) C thuộc đoạn thẳng AB: AC + BC = AB (*) q1 q2 q1 q2 Từ (2) ta có: 2 2 2 2 . Từ đây giải tìm được AC . Kết luận. r1 r2 AC (AB AC) + Trường hợp 2: q1;q2 trái dấu: Trường hợp này chỉ tồn tại một điểm C nằm bên ngoài phía q 1 hoặc ngoài phía q2. Dễ dàng chứng minh được điểm C nằm ngoài phía điện tích có độ lớn nhỏ hơn. Từ (1) C thuộc đường thẳng AB: AC BC AB (* ’) q1 q2 Ta cũng vẫn có: 2 2 r1 r2 2 2 - Từ (2) q2 .AC q1 .BC 0 ( ) - Giải hệ hai pt (*) và ( ) hoặc (* ’) và ( ) để tìm AC và BC. * Nhận xét: - Biểu thức ( ) không chứa qo nên vị trí của điểm C cần xác định không phụ thuộc vào dấu và độ lớn của qo . - Nếu hai điện tích trái dấu thì điểm cân bằng nằm ngoài đoạn AB về phía điện tích có độ lớn nhỏ hơn. Nếu hai điện tích cùng dấu thì điểm cân bằng nằm giữa đoạn nối hai điện tích. Điều kiện cân bằng của hệ: Xét hệ hai điện tích q1;q2 đặt tại hai điểm A và B. Đặt điện tích q 0 để hệ cân bằng. Điều kiện hệ cân bằng là tổng lực điện tác dụng các điện tích cũng bằng 0: F10 F20 0 ; F01 F21 0 ; F02 F12 0 Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 8
  10. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 B. BÀI TẬP TỰ LUẬN 8 8 Bài 1. Hai điện tích q1 2.10 C;q2 8.10 C đặt tại A và B trong không khí, AB = 8cm. Một điện tích qođặt tại C. Hỏi: a. C ở đâu để qo cân bằng? b. Dấu và độ lớn của qo để q1;q2 cũng cân bằng? 8 ĐS: a/ CA = 8cm; CB = 16cm; b/ qo 8.10 C . 8 7 Bài 2. Hai điện tích q1 2.10 C;q2 1,8.10 Cđặt tại A và B trong không khí, AB = 8cm. Một điện tích q3 đặt tại C. Hỏi: a. Xác định vị trí của C để q3 cân bằng. Để q3 cân bằng thì có phụ thuộc vào điện tích q3 không? b. Dấu và độ lớn của q3 để q1;q2 cũng cân bằng. 8 ĐS: a/ CA = 2cm; CB = 6cm; b/ q3 1,125.10 C . Bài 3*. Hai quả cầu nhỏ giống nhau, mỗi quả có điện tích q và khối lượng m = 10g được treo bởi hai sợi dây cùng chiều dài l 30cm vào cùng một điểm O. Giữ quả cầu 1 cố định theo phương thẳng đứng, dây treo quả cầu 2 sẽ bị lệch góc 60o so với phương thẳng đứng. Cho g 10m / s2 . Tìm q? mg ĐS: q l 10 6 C k Bài 4*: Cho 3 quả cầu giống hệt nhau, cùng khối lượng m và điện tích. Ở trạng thái cân bằng vị trí ba quả cầu và điểm treo chung O tạo thành tứ diện đều. Xác định điện tích mỗi quả cầu? mg q l ĐS: 6k Bài 5 : Ba quả cầu nhỏ khối lượng bằng nhau và bằng m, được treo vào 3 sợi dây cùng chiều dài l và được buộc vào cùng một điểm. Khi được tách một điện tích q như nhau, chúng đẩy nhau và xếp thành một tam giác đều có cạnh a. Tính điện tích q của mỗi quả cầu? ma3 g k 3(3l 2 a2 ) ĐS: -7 Bài 17: Treo một quả cầu nhỏ có m = 1,6g, mang điện tích q1= 2.10 C bằng sợi dây mảnh. Ở dưới nó theo phương thẳng đứng, cách nó 30cm cần đặt điện tích q2 như thế nào để a. Sức căng sợi dây giảm đi một nửa. b. Sức căng sợi dây tăng lên gấp đôi. Lấy g = 10 m/s2. Bài 18: Hai qủa cầu giống nhau, cùng khối lượng m, cùng mang điện tích q được treo vào hai sợi dây co cùng chiều dài l. Đầu trên của hai sợi dây cùng treo vào một điểm. Do lực tương tác tĩnh điện hai quả cầu đẩy nhau và cách nhau một đoạn a. Lấy g = 10 m/s2 a. Xác định góc lệch của các sợi dây so với phương thẳng đứng? b. Xác định lực căng của mỗi dây treo? Áp dụng với m = 2,5g; q = 5.10-7C; a = 60cm C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM DẠNG 1: HIỆN TƯỢNG NHIỄM ĐIỆN Dựa vào thuyết e và định luật bảo toàn điện tích để làm bài. Độ lớn điện tích của 1 vật nhiễm điện: q = n|e| Lưu ý: + Khi cho 2 quả cầu giống nhau đã nhiễm điện tiếp xúc nhau rồi tách ra thì điện tích tổng cộng sẽ chia đều cho mỗi quả. + Nếu chạm tay vào quả cầu dẫn điện thì quả cầu bị mất điện. 1. Theo thuyết electron, khái niệm vật nhiễm điện: A. Vật nhiễm điện âm là vật chỉ có các điện tích âm B. Vật nhiễm điện dương là vật chỉ có các điện tích dương C. Vật nhiễm điện dương là vật thiếu e, nhiễm điện âm là vật dư e D. Vật nhiễm điện dương hay âm là do số e trong nguyên tử nhiều hay ít Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 9
  11. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 2. Ion döông laø do: A. nguyeân töû nhaän ñöôïc ñieän tích döông. B. nguyeân töû nhaän ñöôïc eâleâctroân. C. nguyeân töû maát eâleâctroân. D. A vaø C ñeàu ñuùng. 3. Ion aâm laø do: A. nguyeân töû nhaän ñöôïc ñieän tích döông. B. nguyeân töû nhaän ñöôïc eâleâctroân. C. nguyeân töû maát eâleâctroân. D. A vaø C ñeàu ñuùng. 4. Moät vaät mang ñieän aâm laø do: A. haït nhaân nguyeân töû cuûa noù coù soá nôtroân nhieàu hôn soá proâtoân. B. noù coù dö e. C. noù thieáu e. D. haït nhaân nguyeân töû cuûa noù coù soá proâtoân nhieàu hôn soá nôtroân. 5. Vaøo muøa ñoâng, nhieàu khi keùo aùo len qua ñaàu, ta thaáy coù tieáng noå laùch taùch nhoû. Ñoù laø do: A. hieän töôïng nhieãm ñieän do tieáp xuùc. B. hieän töôïng nhieãm ñieän do coï saùt. C. hieän töôïng nhieãm ñieän do höôûng öùng. D. caû ba hieän töôïng nhieãm ñieän neâu treân. 6. Moät heä coâ laäp goàm hai vaät cuøng kích thöôùc, moät vaät tích ñieän döông vaø moät vaät trung hoøa ñieän, ta coù theå laøm cho chuùng nhieãm ñieän cuøng daáu vaø baèng nhau baèng caùch: A. cho chuùng tieáp xuùc vôùi nhau. B. coï xaùt chuùng vôùi nhau. C. Ñaët hai vaät laïi gaàn nhau. D. Caû A, B, C ñeàu ñuùng. 7. Ñöa moät thöôùc baèng theùp trung hoøa ñieän laïi gaàn moät quaû caàu tích ñieän döông: A. Thöôùc theùp khoâng tích ñieän. B. ÔÛ ñaàu thöôùc gaàn quaû caàu tích ñieän döông. C. ÔÛ ñaàu thöôùc xa quaû caàu tích ñieän döông. D. Caû A, B, C ñeàu sai. 8. Chọn phát biểu sai A. Xét về toàn bộ thì một vật nhiễm điện do tiếp xúc vẫn là một vật trung hòa điện. B. Trong vật dẫn điện có rất nhiều điện tích tự do. C. Trong vật cách điện có rất ít điện tích tự do. D. Xét về toàn bộ, 1 vật trung hòa điện được nhiễm điện do hưởng ứng thì vẫn là một vật trung hòa điện. 9. Cho hai quaû caàu cuøng nhieãm ñieän aâm, quaû caàu thöù nhaát nhieãm ñieän q1, quaû caàu thöù hai nhieãm ñieän q2. Khi cho hai quaû caàu tieáp xuùc nhau thì chuùng coù trao ñoåi ñieän tích khoâng? A. có và cùng nhiễm điện dương B. Không C. có và cùng nhiễm điện âm D. có và sau đó 1 quả nhiễm điện âm, 1 quả nhiễm điện dương 10. Có 3 vật dẫn, A nhiễm điện dương, B và C không nhiễm điện. Để B và C nhiễm điện trái dấu độ lớn bằng nhau thì: A. Cho A tiếp xúc với B, rồi cho A tiếp xúc với C B. Cho A tiếp xúc với B rồi cho C đặt gần B C. Cho A gần C để nhiễm điện hưởng ứng, rồi cho C tiếp xúc với B D. nối C với D rồi đặt gần A để nhiễm điện hưởng ứng, sau đó cắt dây nối. 11. Bốn vật kích thước nhỏ A, B, C, D nhiễm điện. Vật A hút vật B nhưng đẩy vật C, vật C hút vật D. Biết A nhiễm điện dương. Hỏi B, C, D nhiễm điện gì: A. B âm, C âm, D dương. B. B âm, C dương, D dương C. B âm, C dương, D âm D. B dương, C âm, D dương 12. Có hai điện tích điểm q1 và q2, chúng đẩy nhau. Khẳng định nào sau đây là đúng? A. q1> 0 và q2 0. C. q1. q2 > 0. D. q1. q2 1. TH có nhiều điện tích điểm. - Lực tác dụng lên một điện tích là hợp lực của các lực tác dụng lên điện tích đó tạo bởi các điện tích còn lại. Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 10
  12. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 - Vẽ tất cả các lực điện tác dụng lên điện tích - Dùng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực 1. Độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm trong không khí A. tỉ lệ với bình phương khoảng cách giữa hai điện tích. B. tỉ lệ với khoảng cách giữa hai điện tích. C. tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai điện tích. D. tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai điện tích. 2. Đưa một quả cầu kim loại không nhiễm điện A lại gần quả cầu kim loại B nhiễm điện thì chúng hút nhau. Giải thích nào là đúng: A. A nhiễm điện do tiếp xúc. Phần A gần B nhiễm điện cùng dấu với B, phần kia nhiễm điện trái dấu. Lực hút lớn hơn lực đẩy nên A bị hút về B B. A nhiễm điện do tiếp xúc. Phần A gần B nhiễm điện trái dấu với B làm A bị hút về B C. A nhiễm điện do hưởng ứng Phần A gần B nhiễm điện cùng dấu với B, phần kia nhiễm điện trái dấu. Lực hút lớn hơn lực đẩy nên A bị hút về B D. A nhiễm điện do hưởng ứng Phần A gần B nhiễm điện trái dấu với B, phần kia nhiễm điện cùng dấu. Lực hút lớn hơn lực đẩy nên A bị hút về B 3. Hai điện tích đặt gần nhau, nếu giảm khoảng cách giữa chúng đi 2 lần thì lực tương tác giữa 2 vật sẽ: A. tăng lên 2 lần B. giảm đi 2 lần C. tăng lên 4 lần D. giảm đi 4 lần 4. Tính lực tương tác điện giữa một electron và một prôtôn khi chúng đặt cách nhau 2. 10-9cm: A. 9. 10-7N B. 6, 6. 10-7N C. 5, 76. 10-7N D. 0, 85. 10-7N 5. Hai điện tích điểm q 1 = +3 (µC) và q2 = -3 (µC), đặt trong dầu (ε= 2) cách nhau một khoảng r = 3 (cm). Lực tương tác giữa hai điện tích đó là: A. lực hút; F = 45 (N). B. lực đẩy; F = 45 (N). C. lực hút; F = 90 (N). D. lực đẩy; F = 90 (N). 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: A. 0, 6 (cm) B. 0, 6 (m) C. 6 (m) D. 6 (cm). 7. Hai điện tích điểm đặt trong không khí cách nhau 12cm, lực tương tác giữa chúng bằng 10N. Đặt chúng vào trong dầu cách nhau 8cm thì lực tương tác giữa chúng vẫn bằng 10N. Hằng số điện môi của dầu là: A. 1, 51 B. 2, 01 C. 3, 41 D. 2, 25 8. Hai điện tích điểm cách nhau một khoảng 20cm đẩy nhau một lực 41,4N. Tổng điện tích của hai vật bằng 5. 10- 5C. Điện tích của 2 điện điện tích điểm: A. 2, 6. 10-5 C; 2, 4. 10-5 C B. 1, 6. 10-5 C; 3, 4. 10-5 C C. 4, 6. 10-5 C; 0, 4. 10-5 C D. 3. 10-5 C; 2. 10-5 C 9. Hai quả cầu kim loại nhỏ tích điện q 1 = 3μC và q2 = 1μC kích thước giống nhau cho tiếp xúc với nhau rồi đặt trong chân không cách nhau 5cm. Tính lực tương tác tĩnh điện giữa chúng sau khi tiếp xúc: A. 12, 5N B. 14, 4N C. 16, 2N D. 18, 3N 10. Hai điện tích bằng nhau có điện tích 4. 10 -8C (hoặc -4. 10-8C) 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 -8 -8 11. 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 12. Tại ba đỉnh A, B, C của một tam giác đều có cạnh 15cm đặt ba điện tích q A = + 2μC, qB = + 8 μC, qC = - 8 μC. Tìm véctơ lực tác dụng lên qA: A. F = 6, 4N, phương song song với BC, chiều từ B đến C B. F = 8, 4 N, hướng vuông góc với BC D. F = 6, 4 N, hướng theo AB C. F = 5, 9 N, phương song song với BC, chiều từ C đến B DẠNG 3: CÂN BẰNG ĐIỆN TÍCH - Vẽ tất cả các lực tác dụng lên điện tích n - Vận dụng điều kiện cân bằng:  Fi 0 i 1 - Từ đó suy ra đại lượng cần tìm 1. Vật A nhiễm điện dương đưa lại gần vật B trung hoà điện thì vật B nhiễm điện hưởng ứng, là do A. điện tích trên vật B tăng lên. B. điện tích trên vật B giảm xuống. C. điện tích trên vật B phân bố lại D. điện tích trên vật A truyền sang vật B 2. Vật A trung hoà điện đặt tiếp xúc với vật B đang nhiễm điện dương thì vật A cũng nhiễm điện dương, là do: A. điện tích dương từ vật B di chuyển sang vật A B. ion âm từ vật A di chuyển sang vật B Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 11
  13. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 C. electron di chuyển từ vật A sang vật B D. electron di chuyển từ vật B sang vật A 3. Chọn câu đúng: A. Có thể cọ xát hai vật cùng loại với nhau để được hai vật tích điện trái dấu. B. Nguyên nhân của sự nhiễm điện do cọ xát là các vật bị nóng lên do cọ xát. C. Cọ len vào mảnh dạ thì mảnh dạ cũng tích điện. D. Vật tích điện chỉ hút được các vật cách điện như giấy, không hút kim loại 4. Đưa một quả cầu kim loại A nhiễm điện dương lại gần một quả cầu kim loại B nhiễm điện dương. Hiện tượng nào dưới đây sẽ xảy ra? A. cả hai quả quả cầu đều bị nhiễm điện do hưởng ứng B. cả hai quả cầu đều không bị nhiễm điện do hưởng ứng C. chỉ có quả cầu B bị nhiễm điện do hưởng ứngD. chỉ có quả cầu A bị nhiễm điện do hưởng ứng 5. Hai chất điểm mang điện tích q1, 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. 6. 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. 7. 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 -9 -9 -5 8. Hai điện tích điểm q 1 = 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 9. 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. 1,3.10-9C B. 2.10-9C C. 2,5.10-9C D. 10-9C 10. Hai điện tích bằng nhau, nhưng trái 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. 11. 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 12. Hai điện tích điểm q 1, 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 -5 13. Hai điện tích q1, q2 đặt cách nhau 6cm trong không khí thì lực tương tác giữa chúng là 2. 10 N. 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 14. 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 15. 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. 16. 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 17. Hai điện tích điểm q1 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 F 0 thì cần dịch chúng lại một khoảng: A. 10cm B. 15cm C. 5cm D. 20cm 18. Cho hai điện tích điểm q1, 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 q1q2 q1q3 q1q3 q3 là: A. F 4k B. F 8k C. F 4k D. F = 0 r2 r 2 r 2 -8 -8 19. 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 20. 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. Véctơ 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 AB Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 12
  14. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 -9 -9 21*. Người ta đặt 3 điện tích q 1= 8. 10 C, q2=q3= - 8. 10 C tại 3 đỉnh của tam giác đều ABC cạnh a=6cm trong -9 không khí. Lực tác dụng lên điện tích q0 = 6. 10 C đặt ở tâm O của tam giác là A. 72. 10-5N B. 0 N C. 60. 10-6N D. 5, 5. 10-6N 22. 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 q1 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 tương tác nhau. D. có thể hút hoặc đẩy nhau 26. 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. không tương tác nhau. D. có thể hút hoặc đẩy nhau 27. 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 28. Một thanh thép mang điện tích -2,5.10-6C, sau đó nó lại được nhiễm điện để có điện tích 5,5.10 -6C. Trong quá trình nhiễm điện lần sau, thanh thép đã: A. Nhận vào 1,875.1013electron. B. Nhường đi 1,875.1013electron C. Nhường đi 5.1013electron D. Nhận vào 5.1013electron 29. Hai điện tích dương q 1= 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 q0 bằng 0. Điểm M cách q1 một khoảng: A. d/2 B. d/3 C. d/4 D. 2d 30. Hai điện tích điểm trong không khí q1 và q2 = - 4q1 tại A và B, đặt q3 tại C thì hợp các lực điện tác dụng lên q3 bằng không. Hỏi điểm C có vị trí ở đâu: A. trên trung trực của AB B. Bên trong đoạn AB C. Ngoài đoạn AB. D. không xác định được vì chưa biết giá trị của q3 31. Hai điện tích điểm trong không khí q1 và q2 = - 4q1 tại A và B với AB = l, đặt q3 tại C thì hợp các lực điện tác dụng lên q3 bằng không. Khoảng cách từ A và B tới C lần lượt có giá trị: A. l/3; 4l/3 B. l/2; 3l/2 C. l; 2l D. không xác định được vì chưa biết giá trị của q3 32. Cho hệ ba điện tích cô lập q1, q2, q3 nằm trên cùng một đường thẳng. Hai điện tích q1, q3 là hai điện tích dương, cách nhau 60cm và q1= 4q3. Lực điện tác dụng lên q2 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. 33. 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 q3 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 -8 -7 34*. Hai điệm tích điểm q 1=2. 10 C; q2= -1, 8. 10 C đặt tại hai điểm A, B cách nhau một khoảng 12cm trong không khí. Đặt một điện tích q 3 tại điểm C. Tìm vị trí, dấu và độ lớn của q 3 để hệ 3 điện tích q 1, q2, q3 cân bằng? -8 -8 A. q3= - 4, 5. 10 C; CA= 6cm; CB=18cm C. q3= - 4, 5. 10 C; CA= 3cm; CB=9cm -8 -8 B. q3= 4, 5. 10 C; CA= 6cm; CB=18cm D. q3= 4, 5. 10 C; CA= 3cm; CB=9cm 35. 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 36. Một quả cầu khối lượng 10g mang điện tích q1 = + 0, 1μC treo vào một sợi chỉ cách điện, người ta đưa quả cầu 0 2 mang điện tích q2 lại gần thì quả cầu thứ nhất lệch khỏi vị trí ban đầu một góc 30 , khi đó hai quả cầu ở trên cùng một mặt phẳng nằm ngang cách nhau 3cm. Tìm sức căng của sợi dây: A. 1, 15N B. 0, 115N C. 0, 015N D. 0, 15N 37. Hai điện tích điểm q và 4q đặt cách nhau một khoảng r. Cần đặt điện tích thứ 3 Q có điện tích dương hay âm và ở đâu để điện tích này cân bằng, khi q và 4q giữ cố định: Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 13
  15. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 A. Q > 0, đặt giữa hai điện tích cách 4q khoảng r/4 B. Q 0, đặt giữa hai điện tích cách q khoảng r/3 D. Q tùy ý đặt giữa hai điện tích cách q khoảng r/3 -8 -7 38. Hai điệm tích điểm q 1=2. 10 C; q2= -1, 8. 10 C đặt tại hai điểm A, B cách nhau một khoảng 12cm trong không khí. Đặt một điện tích q3 tại điểm C. Tìm vị trí q3 để nó nằm cân bằng? A. CA= 6cm; CB=18cm C. CA= 3cm; CB=9cm B. CA= 18cm; CB=6cm D. CA= 9cm; CB=3cm 39. Người ta treo hai quả cầu nhỏ khối lượng bằng nhau m = 0,1g bằng hai sợi dây có độ dài như nhau l ( khối lượng không đáng kể). Cho chúng nhiễm điện bằng nhau chúng đẩy nhau và cân bằng khi mỗi dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 150. Tính lực tương tác điện giữa hai quả cầu: A. 27. 10-5N B. 54. 10-5N C. 2, 7. 10-5N D. 5, 4. 10-5N 40. Người ta treo hai quả cầu nhỏ như nhau, khối lượng m = 0, 1g vào một điểm bằng hai sợi dây có độ dài như nhau l = 10cm (khối lượng không đáng kể). Truyền một điện tích Q cho hai quả cầu thì chúng đẩy nhau cân bằng khi mỗi dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 150, lấy g = 10m/s2. Tính điện tích Q: A. 7,7nC B. 17,9nC C. 21nC D. 27nC Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 14
  16. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 CHỦ ĐỀ 2: BÀI TẬP VỀ ĐIỆN TRƯỜNG DẠNG 1: ĐIỆN TRƯỜNG DO MỘT ĐIỆN TÍCH ĐIỂM GÂY RA A. LÝ THUYẾT 1. Khái niệm về điện trường + Điện trường là môi trường tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó. + Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực. F E F q.E Đơn vị: E(V/m) q + Nếu q > 0 : F cùng phương, cùng chiều với E . + Nếu q 0 q1>0, q2>0 q1>0, q2 0 Hướng vào Q nếu Q 0 r EM q < 0 EM Nguyên lí chồng chất điện trường: (Rất quan trọng) Giả sử ta có hệ gồm n điện tích Q1, Q2, Q3 Qn. Gọi E1, E2 , En là cường độ điện trường do các điện tích Q1, Q2, Q3 Qn gây ra tại điểm M bất kỳ. Khi đó cường độ điện trường tại điểm M do hệ trên gây ra được xác định: E E1 E2 En  Xét trường hợp tại điểm đang xét chỉ có véc tơ cường độ điện trường: E E1 E2 Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 15
  17. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 + E  E E E E 1 2 1 2 + E1  E2 E E1 E2 2 2 + E1  E2 E E1 E2 2 2 + E1, E2 E E1 E2 2E1E2 cos Neáu E E E 2E cos 1 2 1 2 DẠNG 1: XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRƯỜNG DO ĐIỆN TÍCH GÂY RA Phương pháp giải toán - Nhớ rõ các yếu tố của Véctơ cường độ điện trường do một điện tích điểm q gây ra tại một điểm cách điện tích khoảng r: Véc tơ E : + điểm đặt: tại điểm ta xét. + phương: là đường thẳng nối điểm ta xét với điện tích. + Chiều: ra xa điện tích nếu q > 0, hướng vào nếu q 0 thì F  E ; Nếu 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. ĐS: a. EN = 16V/m; b) 0,16N Bài 5. Quả cầu kim loại bán kính R=5cm được tích điện q, phân bố đều. Đặt σ = q/S là mật độ điện mặt (số điện tích trên một đơn vị diện tích S mặt cầu). Cho σ = 8,84. 10 -5C/m2, tính độ lớn cường độ điện trường tại điểm cách mặt cầu 5cm? ĐS: E = 2,49.106 (V/m) (Chú ý công thức tính diện tích xung quanh của quả cầu: S=4πR2) DẠNG 2. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG DO NHIỀU ĐIỆN TÍCH ĐIỂM GÂY RA Phương pháp - Xác định Véctơ cường độ điện trường: E1, E2của mỗi điện tích điểm gây ra tại điểm mà bài toán yêu cầu. (Đặc biệt chú ý tới phương, chiều)   - Điện trường tổng hợp: E E1 E2 Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 16
  18. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 - Dùng quy tắc hình bình hành để tìm cường độ điện trường tổng hợp (phương, chiều và độ lớn) hoặc dùng phương pháp chiếu lên hệ trục toạ độ vuông góc Oxy    Xét trường hợp đơn giản: E E1 E2   a. Khí E1 cùng hướng với E2 :    E cùng hướng với E1 , E2 E = E1 + E2   b. Khi E1 ngược hướng với E2 :   E1 khi : E1 E2 E E1 E2 E cùng hướng với  E2 khi : E1 E2   c. Khi E1  E2 2 2 E E1 E2   E hợp với E1 một góc xác định bởi: E tan 2 E1 d. Khi E1 = E2 và (E,E)   E 2E1 cos ; E hợp với E1 một góc 2 2 e. Trường hợp góc bất kì áp dụng định lý hàm cosin.  Nếu đề bài yêu cầu xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích thì áp dụng công thức: F qE 10 10 Bài 1: Cho hai điện tích q1 4.10 C; q2 4.10 C đặt ở A, B trong không khí, AB = a = 2cm. Xác định véc tơ cường độ điện trường tại: a) H là trung điểm của AB. b) M cách A 1cm, cách B 3cm. c) N hợp với A,B thành tam giác đều. ĐS: a: 72.103(V/m); b: 32.103(V/m); c. 9000(V/m); -8 -8 Bài 2: Hai điện tích q 1 =8.10 C, q2 = -8.10 C đặt tại A, B trong không khí, AB = 4cm. Tìm véctơ cường độ điện trường tại C nếu: a) CA = CB = 2cm. b) CA = 8cm; CB = 4cm. c) C trên trung trực AB, cách AB 2cm, suy ra lực tác dụng lên q = 2.10-9C đặt tại C. ĐS: E song song với AB, E=12,7.105V/m; F=25,4.10-4N Bài 3. Hai điện tích +q và – q (q >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 Bài 4 ( ). Hai điện tích q1 = q2 = q >0 đặt tại A và B trong không khí. Cho biết AB = 2a. a) Xác định cường độ điện trường tại điểm M trên đường trung trực của AB cách Ab một đoạn h. b) Định h để EM cực đại. Tính giá trị cực đại này. 2kqh Hướng dẫn: a. .cos ; EM 2.E1 2 2 3/2 a h Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 17
  19. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 b) Định h để EM đạt cực đại: 2 2 4 2 2 2 a a 2 a .h a h h 3.3 2 2 4 3 3/2 2 2 27 4 2 2 2 3 3 2 a h a h a h a h 4 2 2kqh 4kq Do đó: E M 2 3 3 2 3 3a a h 2 2 2 a a 4kq E đạt cực đại khi: h h E M M 2 2 2 max 3 3a Bài 5. Tại 3 đỉnh ABC của tứ diện đều SABC cạnh a trong chân không có ba điện ích điểm q giống nhau (q 0) : Giả sử q 1 đặt tại A, q2 đặt tại B. Gọi M là điểm mà tại đó cường độ điện trường tổng hợp triệt tiêu: E M = E 1 + E 2 = 0 M đoạn AB. 2 r2 q2 r1 + r2 = AB (1) và E1 = E2 2 = (2) Từ (1) và (2) vị trí M. r1 q1 b. Trường hợp 2 điện tích trái dấu: (q1 . q2 q2 M đặt ngoài đoạn AB và gần B (r1 > r2 ) 2 r2 q2 r1 - r2 = AB (1) và E1 = E2 2 = (2) r1 q1 Từ (1) và (2) vị trí M. * q1 0: * Nếu q1 > q2 M đặt ngoài đoạn AB và gần B 2 r2 q2 r1 - r2 = AB (1) và E1 = E2 2 = (2) r1 q1 * Nếu q1 <q2 M đặt ngoài đoạn AB và gần A (r1 < r2 ) Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 18
  20. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 2 r2 q2 r2 - r1 = AB (1) và E1 = E2 2 = (2) r1 q1 Trường hợp hai điện tích trái dấu: q1 .q2 < 0 M đoạn AB (nằm trong AB) 2 r2 q2 r1 + r2 = AB (1) và E1 = E2 2 = (2) Từ (1) và (2) vị trí M. r q1 1 b. Vuông góc nhau: E1  E2 . Khi đó 3 điểm A, B, C tạo thành tam giác vuông. 2 2 2 r1 + r2 = AB 3. Mở rộng các trường hợp trên, hoàn toàn giải giải được các bài toán nếu có yêu cầu: a. E n.E (E , E cùng phương, cùng chiều, độ lớn E1 = n.E2 ; n là số tỉ lệ bất kỳ) 1 2 1 2 b. E1 n.E2 (E1, E2 cùng phương, ngược chiều, độ lớn E1 = n.E2) BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1. Cho hai điện tích điểm cùng dấu có độ lớn q1 = 4q2 đặt tại a,b cách nhau 12cm. Điểm có vectơ cường độ điện trường do q1 và q2 gây ra bằng nhau ở vị trí. ĐS: r1 = 24cm, r2 = 12cm Bài 2. Cho hai điện tích trái dấu, có độ lớn điện tích bằng nhau, đặt tại A, B cách nhau 12cm. Điểm có vectơ cường độ điện trường do q1 và q2 gây ra bằng nhau ở vị trí. Đs: r1 = r2 = 6cm 8 8 Bài 3. Cho hai điện tích q1 = 9.10 C, q2 = 16.10 C đặt tại A, B cách nhau 5cm . Điểm có vec tơ cường độ điện trường vuông góc với nhau và E1 = E2 . Đs: r1 = 3cm, r2 = 4cm Bài 4. Tại ba đỉnh A,B,C của hình vuông ABCD cạnh a = 6cm trong chân không, đặt ba điện tích điểm q 1 = -7 -7 q3 = 2.10 C và q2 = - 4.10 C. a. Xác định cường độ điện trường tại điểm D của hình vuông. b. Xác định điện tích q4 đặt tại D để cường độ điện trường tổng hợp gây bởi hệ điện tích tại tâm O của hình vuông bằng 0. -7 ĐS: b) q4 = -4.10 C 6 6 6 Bài 5. Đặt ba điện tích q1 10 C, q2 10 C, q3 10 C, lần lượt tại ba đỉnh tam giác đều ABC cạnh a = 2cm. Xác định cường độ điện trường tại trọng tâm O của tam giác ABC. Bài 6. Cho hình vuông ABCD, tại A và C đặt các điện tích q1 q2 q. Hỏi phải đặt ở B điện tích bao nhiêu để cường độ điện trường ở D bằng không. ĐS: q2= 2 2q -9 Bài 7. Tại hai đỉnh A,B của tam giác đều ABC cạnh a đặt hai điện tích điểm q1 = q2 = 4.10 C trong không khí. Hỏi phải đặt điện tích q 3 có giá trị bao nhiêu tại C để cường độ điện trường gây bởi hệ 3 điện tích tại trọng tâm O của tam giác bằng 0. ĐS: q 4.10-9C 3 =  Bài 8. Một điện tích Q đặt tại điểm O trong không khí, cường độ điện trường gây ra tại hai điểm A và B là E và  A E . Gọi r là khoảng cách từ A đến O. Tìm khoảng cách giữa A và B nếu: B  a) E và E cùng phương, cùng chiều và EA= 2.EB. A B b) EA và EB cùng phương, ngược chiều và EA= 2.EB (Học sinh hãy biểu diễn trên hình vẽ để thấy rõ) ĐS: a) ( 2 1).r b) ( 2 1).r 6 6 Bài 9. Có hai điện tích q1 10 C, q2 2.10 C,đặt tại hai điểm cố định A, B trong không khí cách nhau 10cm. Xác định điểm M: a. Có E 2.E 1 2 b. Có E1 2.E2 Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 19
  21. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 Bài 7. Bốn điểm A, B, C, D trong không khí tạo thành hình chữ nhật ABCD cạnh AD = a = 3cm, AB = b = 4cm. -8 Các điện tích q1, q2, q3 được đặt lần lượt tại A, B, C. Biết q 2= -12,5.10 C và cường độ điện trường tổng hợp tại D bằng 0. Tính q1, q2. HD: Vì q2 0 thì F  E ; + Nếu q < 0 thì F  E . + Lực đấy Acsimet: FA = FA Vg cùng phương nhưng ngược chiều với trọng lực.P • (kg/m3) là khối lượng riêng của chất lỏng hoặc khí mà điện tích chiếm chỗ trong nó. • V (m3) là thể tích mà vật chiếm chỗ trong chất lỏng mà điện tích được đặt trong nó. + Lực căng sợi dây T có: • Phương trùng với phương của sợi dây. • Chiều hướng vào trong của sợi dây. Bước 2: Áp dụng định luật 2 Niutơn viết biểu thức cho điều kiện cân bằng của điện tích n  F 0 i 2 Bước 3: + Chọn hệ trục tọa độ để khảo sát sự cân bằng của điện tích (có thể bỏ qua nếu cần thiết). + Chiếu biểu thức của hợp lực lên hệ trục đã chọn từ đó tìm ra kết quả bài toán yêu cầu. Chú ý: Trong một số bài toán ta có thể thay bước thứ ba bằng cách tổng hợp theo quy tắc hình bình hành sau đó dựa vào hình vẽ để tìm kết quả mà bài toán yêu cầu. II. Bài tập -8 Bài 1. Một quả cầu nhỏ khối lượng m = 0,1g mang điện tích q = 10 C được 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 0 góc 45 . Lấy g = 10m/s2. Tính: a. Độ lớn của cường độ điện trường. b. Tính lực căng dây . 5 ĐS: a) E 10 V / m ; T = Bài 2. Điện trường giữa hai bản của một tụ điện phẳng đặt nằm ngang có cường độ E = 4900V/m. Xác định khối lượng của hạt bụi đặt trong điện trường này nếu nó mang điện tích q = 4.10-10C và ở trạng thái cân bằng. Lấy g = 9,8m/s 2. Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 20
  22. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 ĐS: m = 0,2mg Bài 3: Một hòn bi nhỏ bằng kim loại được đặt trong dầu. Viên bi có thể tích V=10mm3, khối lượng m=9.10- 5kg. Dầu có khối lượng riêng D = 800kg/m3. Tất cả được đặt trong một điện trường đều, E hướng thẳng đứng từ trên xuống, E = 4,1.105V/m. Tìm điện tích của bi để nó cân bằng lơ lửng trong dầu. Cho g = 10m/s2. ĐS: q= -2.10-9C 9 Bài 4: Hai quả cầu nhỏ A và B mang những điện tích lần lượt là -2.10 -9C và 2.10- C được treo ở đầu hai sợi dây tơ cách điện dài bằng nhau. Hai điểm treo M và N cách nhau 2cm; khi cân bằng, vị trí các dây treo có dạng như hình vẽ. Hỏi để đưa các dây treo trở về vị trí thẳng đứng người ta phải dùng một điện trường đều có hướng nào và độ lớn bao nhiêu? ĐS: Hướng sang phải, E=4,5.104V/m C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM DAÏNG 1: ĐIỆN TRƯỜNG VÀ CÖÔØNG ÑOÄ ÑIEÄN TRÖÔØNG. . Cöôøng ñoä ñieän tröôøng cuûa moät ñieän tích ñieåm Q: F Q E1 Aùp duïng coâng thöùc E k . Q E Q q .r 2 1 . Cöôøng ñoä ñieän tröôøng cuûa moät heä ñieän tích ñieåm: AÙp duïng nguyeân lyù choàng chaát ñieän tröôøng: + Vẽ töøng vectô cöôøng ñoä ñieän tröôøng do töøng ñieän tích gaây ra. + Áp dụng quy tắc hình bình hành để tìm vectô cöôøng ñoä ñieän tröôøng tổng hợp. 1. Phát biểu nào sau đây không đúng khi nói về điện trường? A. Xung quanh điện tích có điện trường, điện trường truyền tương tác điện B. Tính chất cơ bản của điện trường là tác dụng lực lên điện tích đặt trong nó C. Điện trường tĩnh là do các hạt mang điện đứng yên sinh ra D. Điện trường đều là điện trường có các đường sức song song nhưng không cách đều nhau 2. Điện trường đều là điện trường có A. độ lớn của điện trường tại mọi điểm là như nhau B. véctơ E tại mọi điểm đều bằng nhau C. chiều của vectơ cường độ điện trường không đổi D. độ lớn do điện trường đó tác dụng lên điện tích thử là không đổi 3. Cường độ điện trường là đại lượng A. véctơ B. vô hướng, có giá trị dương. C. vô hướng, có giá trị dương hoặc âm. D. vectơ, có chiều luôn hướng vào điện tích. 4. Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho điện trường về A. mặt tác dụng lực B. khả năng thực hiện công. C. tốc độ biến thiên của điện trường. D. năng lượng. 5. Chọn câu sai: A. Đường sức là những đường mô tả trực quan điện trường. B. Đường sức của điện trường do một điện tích điểm gây ra có dạng là những đường thẳng. C. Véc tơ cường độ điện trường E có hướng trùng với đường sức D. Các đường sức của điện trường không cắt nhau. 6. Chọn phát biểu sai? A. Điện phổ cho ta biết sự phân bố các đường sức trong điện trường B. Tất cả các đường sức đều xuất phát từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm C. Cũng có khi đường sức điện không xuất phát từ điện tích dương mà xuất phát từ vô cùng D. Các đường sức của điện trường đều là các đường thẳng song song và cách đều nhau. 7. Công thức xác định cường độ điện trường gây ra bởi điện tích Q < 0, tại một điểm trong chân không, cách Q Q Q Q điện tích Q một khoảng r là: A. E k B. E k C. E k D. E k r 2 r r r 2 8. Đáp án nào là đúng khi nói về quan hệ về hướng giữa véctơ cường độ điện trường và lực điện trường : A. E cùng phương chiều với F tác dụng lên điện tích thử đặt trong điện trường đó  B. E cùng phương ngược chiều với F tác dụng lên điện tích thử đặt trong điện trường đó  C. E cùng phương chiều với F tác dụng lên điện tích thử dương đặt trong điện trường đó  D. E cùng phương chiều với F tác dụng lên điện tích thử âm đặt trong điện trường đó 9. Một điện tích q = 5nC đặt tại điểm A. Xác định cường độ điện trường của q tại điểm B cách A một khoảng 10cm: A. 5000V/m B. 4500V/m C. 9000V/m D. 2500V/m Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 21
  23. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 10. Một điện tích q được đặt trong điện môi đồng tính, vô hạn. Tại điểm M cách q 40cm, điện trường có cường độ 9. 105V/m và hướng về điện tích q, biết hằng số điện môi của môi trường là 2,5. Xác định dấu và độ lớn của q: A. - 40 μC B. + 40 μC C. - 36 μC D. +36 μC 11. Một điện tích thử đặt tại điểm có cường độ điện trường 0,16 V/m. Lực tác dụng lên điện tích đó bằng 2.10 -4 N. Độ lớn của điện tích đó là: A. 1, 25. 10-4C B. 8. 10-2C C. 1, 25. 10-3C D. 8. 10-4C 12. Điện tích điểm q = -3 μC đặt tại điểm có cường độ điện trường E = 12 000V/m, có phương thẳng đứng chiều từ trên xuống dưới. Xác định phương chiều và độ lớn của lực tác dụng lên điện tích q: A. F có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới, F = 0, 36N B. F có phương nằm ngang, chiều từ trái sang phải, F = 0, 48N C. F có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên, F = 0, 36N D. F có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên, F = 0, 036N 13*. Điện tích điểm q đặt tại O trong không khí, Ox là một đường sức điện. Lấy hai điểm A, B trên Ox, đặt M là 1 1 1 1 trung điểm của AB. Giữa EA, EB, EM có mối liên hệ: A. 2 EM EA EB 1 1 1 1 B. EM EA EB C. 2 D. EM = (EA + EB)/2 2 EM EA EB 14. Cường độ điện trường của một điện tích điểm tại A bằng 36V/m, tại B bằng 9V/m. Hỏi cường độ điện trường tại trung điểm C của AB bằng bao nhiêu, biết hai điểm A, B nằm trên cùng một đường sức: A. 30V/m B. 25V/m C. 16V/m D. 12 V/m 15. Hai điện tích điểm q 1 = 5nC, q2 = - 5nC cách nhau 10cm. Xác định véctơ cường độ điện trường tại điểm M nằm trên đường thẳng đi qua hai điện tích đó và cách đều hai điện tích: A. 18.103V/m B. 45.103V/m C. 36.103V/m D. 12,5.103V/m 16. Hai điện tích điểm q 1 = 5nC, q2 = - 5nC cách nhau 10cm. Xác định véctơ cường độ điện trường tại điểm M 3 3 3 3 nằm cách q1 5cm; cách q2 15cm: A. 4,5.10 V/m B. 36.10 V/m C. 18.10 V/m D. 16.10 V/m DẠNG 2: ĐIỆN TÍCH q CÂN BẰNG TRONG ĐIỆN TRƯỜNG – ĐK ĐỂ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG TRIỆT TIÊU E triệt tiêu: khi E tổng hợp tại một điểm bằng 0. Điện tích q cân bằng trong điện trường: khi hợp lực F1 F2 0 Cách làm tương tự dạng 3 ở chủ đề Lưu ý: Nơi điện tích q nằm cân bằng thì E tại đó cũng bằng 0 Câu 1. Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Điện trường tĩnh là do các hạt mang điện đứng yên sinh ra B. Tính chất cơ bản của điện trường là nó tác dụng lực điện lên điện tích đặt trong nó C. Véctơ cường độ điện trường tại một điểm luôn cùng phương, cùng chiều với vectơ lực điện tác dụng lên một điện tích đặt tại điểm đó trong điện trường. D. Véctơ cường độ điện trường tại một điểm luôn cùng phương, cùng chiều với vectơ lực điện tác dụng lên một điện tích dương đặt tại điểm đó trong điện trường Câu 2. Đặt một điện tích dương, khối lượng nhỏ vào một điện trường đều rồi thả nhẹ. Bỏ qua trọng lực. Điện tích sẽ chuyển động: A. dọc theo chiều của đường sức điện trường. B. ngược chiều đường sức điện trường C. vuông góc với đường sức điện trường D. theo một quỹ đạo bất kỳ Câu 3. Đặt một điện tích âm, khối lượng nhỏ vào một điện trường đều rồi thả nhẹ. Bỏ qua trọng lực. Điện tích sẽ chuyển động: A. dọc theo chiều của đường sức điện trường B. ngược chiều đường sức điện trường. C. vuông góc với đường sức điện trường D. theo một quỹ đạo bất kỳ Câu 4. Cho hai bản kim loại phẳng đặt song song tích điện trái dấu, một êlectron bay vào điện trường giữ hai bản kim loại nói trên, với vận tốc ban đầu v 0 vuông góc với các đường sức điện. Bỏ qua tác dụng của trong trường. Quỹ đạo của êlectron là: A. một phần của đường hypebolđiện B. một phần của đường parabol C. đường thẳng song song với các đường sức điện D. đường thẳng vuông góc với các đường sức Câu 5. Phát biểu nào sau đây về tính chất của các đường sức điện là không đúng? A. Tại một điểm trong điện tường ta có thể vẽ được một đường sức đi qua B. Các đường sức là các đường cong không kín C. Các đường sức không bao giờ cắt nhau D. Các đường sức điện luôn xuất phát từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm. Câu 6. Trong các quy tắc vẽ các đường sức điện sau đây, quy tắc nào là sai: A. Các đường sức không cắt nhau Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 22
  24. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 B. Tại một điểm bất kì trong điện trường có thể vẽ được một đường sức đi qua nó C. Các đường sức xuất phát từ các điện tích âm, tận cùng tại các điện tích dương D. Nơi nào cường độ điện trường lớn hơn thì các đường sức được vẽ dày hơn Câu 7. Một điện tích đặt tại điểm có cường độ điện trường 0,16 (V/m). Lực tác dụng lên điện tích đó bằng 2.10 -4 (N). Độ lớn điện tích đó là: A. 8.10-6 (C) B. 12,5.10-6 (C) C. 1,25.10-3 (C) D. 12,5 (C) -8 -8 Câu 8. Tại 2 điểm A và B cách nhau 5cm trong chân không có 2 điện tích q1=+16.10 c và q2=-9.10 c. Tính cường độ điện trường tổng hợp tại điểm C nằm cách A một khoảng 4cm và cách B một khoảng 3cm A. 12,7.105 (V/m) B.120(V/m) C. 1270(V/m) D. Một kết quả khác -6 -6 Câu 9. Cho hai điện tích q 1=36.10 C; q2=4.10 C đặt ở A, B trong không khí. AB=100cm. Tìm điểm C tại đó cường đọ điện trường tổng hợp bằng không trong các trường hợp sau: A. Cách A 75cm và cách B 25cm B. Cách A25cm và cách B 75cm C. Cách A 50 cm và cách B 50cm D. Cách A20cm và cách B 80cm Câu 10. Tại ba đỉnh của tam giác đều cạnh 10cm có ba điện tích bằng nhau và bằng 10nC. Hãy xác định cường độ điện trường tại trung điểm của cạnh BC của tam giác: A. 2,1.103V/m B. 6,8.103V/m C. 9,7.103V/m D. 12.103V/m Câu 11. Tại ba đỉnh của tam giác đều cạnh 10cm có ba điện tích bằng nhau và bằng 10nC. Hãy xác định cường độ điện trường tại tâm của tam giác: A. 0 B. 1200V/m C. 2400V/m D. 3600V/m Câu 12. Ba điện tích điểm cùng độ lớn, cùng dấu q đặt tại ba đỉnh của một tam giác đều cạnh a. Xác định cường độ điện trường tại điểm đặt của mỗi điện tích do hai điện tích kia gây ra: 2q 2 q 3 q 3 q 3 A. E = k B. E = 2k C. E = k D. E = k a2 a2 a2 a Câu 13. Bốn điện tích điểm cùng độ lớn cùng dấu q đặt tại bốn đỉnh của hình vuông cạnh a. Xác định cường độ điện trường gây ra bởi bốn điện tích đó tại tâm của hình vuông: q q 2 q 3 A. E = 2k B. E = 4k C. 0 D. E = k a2 a2 a2 Câu 14. Hai điện tích điểm cùng độ lớn q, trái dấu, đặt tại 2 đỉnh của một tam giác đều cạnh a. Xác định cường độ điện trường tại đỉnh còn lại của tam giác do hai điện tích kia gây ra: q q 3 q 1 q A. E = k B. E = k C. E = 2k D. E = k a2 a2 a2 2 a2 - 6 - 6 Câu 15. Hai ñieän tích ñieåm q1 = 2.10 C vaø q2 = - 8.10 C laàn löôït ñaët taïi A vaø B vôùi AB = a = 10 cm. Xaùc ñònh ñieåm M treân ñöôøng AB taïi ñoù E2 4E1 : A. M naèm trong AB vôùi AM = 2,5 cm. B. M naèm trong AB vôùi AM = 5 cm. C. M naèm ngoaøi AB vôùi AM = 2,5 cm. D. M naèm ngoaøi AB vôùi AM = 5 cm. Câu 16. Một quả cầu khối lượng 1g treo bởi sợi dây mảnh ở trong điện trường có cường độ 1000V/m có phương ngang thì dây treo quả cầu lệch góc =30o so với phương thẳng đứng. Quả cầu có điện tích q>0 (cho g =10m/s2). a. Tính lực căng dây treo quả cầu ở trong điện trường 2 3 A. .10-2 N B.3 .10-2 N C. .10-2 N D. 2.10-2 N. 3 2 10 6 10 5 b. Tính điện tích quả cầu. A. C B. C C.3 .10-5C D. 3 .10-6 C . 3 3 Câu 17. Một quả cầu nhỏ khối lượng 0,1g có điện tích q=10 -6C được treo bằngmột sợi dây mảnh ở trong điện trường E=103 V/m có phương ngang cho g=10m/s2. Khi quả cầu cân bằng, tính góc lệch của dây treo quả cầu so với phương thẳng đứng. A. 45o B.15o C. 30o D.60o. Câu 18. Hạt bụi tích điện khối lượng 5mg nằm cân bằng trong một điện trường đều có phương thẳng đứng hướng lên có cường độ 500 V/m. Tính điện tích hạt bụi. A. 10-7 C B. 10-8C C. 10-9C D. 2.10-7C. Câu 19*. Bốn điện tích điểm cùng độ lớn q, hai điện tích dương và hai điện tích âm, đặt tại bốn đỉnh của hình vuông cạnh a, các điện tích cùng dấu kề nhau. Xác định cường độ điện trường gây ra bởi bốn điện tích đó tại tâm q 3 q 3 q 3 q 2 của hình vuông: A. E = 2k B. E = k C. E = k D. E = 4k a2 a2 2a2 a2 Câu 20*. Hai điện tích dương q đặt tại A và B, AB = a. Xác định véctơ cường độ điện trường tại điểm M trên đường trung trực của đoạn thẳng AB cách trung điểm O của AB một đoạn OM = a3 /6: q 2q A. E = k , nằm trên trung trực của AB đi xa AB. B. E = k , nằm trên trung trực của AB đi vào AB a2 a2 3q 3q C. E = k , hướng theo trung trực của AB đi xa AB D. E = k , hướng hướng song song với AB a2 a2 Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 23
  25. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 CHỦ ĐỀ 3: ÑIEÄN THEÁ. HIEÄU ÑIEÄN THEÁ A. LÝ THUYẾT I. CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN E Xét điện tích q đặt trong điện trường đều E , điện tích q sẽ chịu tác dụng của lực điện: F q.E . Giả sử điện tích di chuyển từ vị trí M đến vị trí N theo đường công bất kỳ nào đó (Hình vẽ) thì công của lực điện được xác định bằng biểu thức: A q.E.M ' N ' q.E.d (1) MN x Lưu ý: M ' N ' là hình chiếu của MN xuống trục Ox Hoặc xuống chiều đường sức điện trường .E Vì theá M ' N ' coù theå döông vaø cuõng coù theå aâm hoặc bằng 0. + Điện tích q có giá trị dương hoặc âm. Phải giữ nguyên dấu của điện tích. + Neáu A > 0 thì löïc ñieän sinh coâng döông, A < 0 thì löïc ñieän sinh coâng aâm. Kết luận: Coâng A chæ phuï thuoäc vaøo vò trí ñieåm ñaàu vaø ñieåm cuoái cuûa ñöôøng ñi trong ñieän tröôøng maø khoâng phuï thuoäc vaøo hình daïng ñöôøng ñi. Tính chaát naøy cuõng ñuùng cho ñieän tröôøng baát kì (khoâng ñeàu). Do đó đieän tröôøng laø moät tröôøng theá. II. KHÁI NIỆM HIỆU ĐIỆN THẾ 1. Công của lực điện trường và hiệu thế năng của điện tích Gọi WM và WN lần lượt là thế năng q của điện tích q ở vị trí M và N. Công của lực điện khi di chuyển điện tích từ vị trí M đến vị trí N là: AMN WM WN (2) 2. Điện thế + Điện thế tại điểm M trong điện trường là đại lượng có giá trị bằng công của lực điện trường khi di chuyển điện tích q từ M ra xa vô cực. A V M (V 0) (3) M q + Điện thế do điện tích Q gây ra tại điểm M cách nó khoảng r là: q V k (V 0) (4) M .r + Nguyên lý chồng chất điện thế: Nếu điện thế tại điểm M có các điện thế V 1, V2, .Vn do các điện tích q 1, q2 qn gây ra thì điện thế tại M là: VM V1 V2 VN (5) Chú ý: + Đơn vị của điện thế là Vôn (V) + Điện thế là đại lượng vô hướng có thể dương, âm hoặc bằng 0. + Điện thế phụ thuộc cách chọn mốc tính điện thế. Thường chọn điện thế ở mặt đất là mốc, có nghĩa là Vđất=0. Cũng có khi chọn ở vô cùng làm mốc, nghĩa là V = 0. 3. Thế năng tĩnh điện Thế năng của điện tích q trong điện trường tại điểm M có thế năng là: Wt q.V (6) 4. Hiệu điện thế Hieäu ñieän theá UMN giöõa hai ñieåm M vaø N laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho khaû naêng sinh coâng cuûa ñieän tröôøng trong söï di chuyeån cuûa ñieän tích q töø M ñeán N: A U V V MN (7) MN M N q + Đơn vị của hiệu điện thế là Vôn (V) + Khi A = 1J, q = 1C thì U = 1V. Vậy Vôn là điện thế giữa hai điểm mà khi điện tích 1C di chuyển điểm này đến điểm kia thì công của lực điện là 1J. + Khi nói điện điện thế tại điểm A nào đó thì ta hiểu là đó là hiệu điện thế giữa A và mốc điện thế. 5. Các mối liện hệ Từ các biểu thức (1), (7) ta suy ra được: Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 24
  26. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 + Liên hệ giữa công lực điện trường và hiệu điện thế:  AMN q.U MN Hay AMN q.E.MN.cos , là góc giữa E và MN (P/s: xác định cho chính xác) + Liên hệ giữa E và U: U MN U E Hay : E M ' N ' d Véc tơ cường độ điện trường E hướng từ Vcao đến Vthấp. 6. Vật dẫn trong điện trường - Khi vật dẫn đặt trong điện trường mà không có dòng điện chạy trong vật thì ta gọi là vật dẫn cân bằng điện (vdcbđ) + Bên trong vdcbđ cường độ điện trường bằng không. + Mặt ngoài vdcbđ: cường độ điện trường có phương vuông góc với mặt ngoài + Điện thế tại mọi điểm trên vdcbđ bằng nhau + Điện tích chỉ phân bố ở mặt ngoài của vật, sự phân bố là không đều (tập trung ở chỗ lồi nhọn) 7. Điện môi trong điện trường - Khi đặt một khối điện môi trong điện trường thì nguyên tử của chất điện môi được kéo dãn ra một chút và chia làm 2 đầu mang điện tích trái dấu (điện môi bị phân cực). Kết quả là trong khối điện môi hình thành nên một điện trường phụ ngược chiều với điện trường ngoài B. BÀI TẬP DẠNG I: TÍNH COÂNG CUÛA LÖÏC ÑIEÄN. HIEÄU ÑIEÄN THEÁ PP GIẢI - Coâng cuûa löïc ñieän taùc duïng leân moät ñieän tích khoâng phuï thuoäc vaøo hình daïng ñöôøng ñi cuûa ñieän tích maø chæ phuï thuoäc vaøo vò trí cuûa ñieåm ñaàu vaø ñieåm cuoái cuûa ñöôøng ñi trong ñieän tröôøng. Do ñoù, vôùi moät ñöôøng cong kín thì ñieåm ñaàu vaø ñieåm cuoái truøng nhau, neân coâng cuûa löïc ñieän trong tröôøng hôïp naøy baèng khoâng. - Coù theå aùp duïng ñònh lyù ñoäng naêng cho chuyeån ñoäng cuûa ñieän tích. Neáu ngoaøi löïc ñieän coøn coù caùc löïc khaùc taùc duïng leân ñieän tích thì coâng toång coäng cuûa taát caû caùc löïc taùc duïng leân ñieän tích baèng ñoä taêng ñoäng naêng cuûa vaät mang ñieän tích. - Neáu vaät mang ñieän chuyeån ñoäng ñeàu thì coâng toång coäng baèng khoâng. Coâng cuûa löïc ñieän vaø coâng cuûa caùc löïc khaùc seõ coù ñoä lôùn baèng nhau nhöng traùi daáu. Coâng cuûa löïc ñieän: A = qEd = q.U (Anh quên em đi) Coâng cuûa löïc ngoaøi A’ = A. 1 2 1 2 Ñònh lyù ñoäng naêng: AMN q.U MN m.v N v M A 2 2 Bieåu thöùc hieäu ñieän theá: U MN MN q U Heä thöùc lieân heä giöõa cöôøng ñoä ñieän tröôøng hieäu ñieän theá trong ñieän tröôøng ñeàu: E d - Trong coâng thöùc A = q.E.d chæ aùp duïng ñöôïc cho tröôøng hôïp ñieän tích di chuyeån trong ñieän tröôøng ñeàu. Bài 1. Ba ñieåm A, B, C taïo thaønh moät tam giaùc vuoâng taïi C. AC = 4 cm, BC = 3 cm vaø naèm trong moät ñieän tröôøng ñeàu. Vectô cöôøng ñoä ñieän tröôøng E song song vôùi AC, höôùng töø A C vaø coù ñoä lôùn E = 5000V/m. Tính: a. UAC, UCB, UAB. b. Coâng cuûa ñieän tröôøng khi moät electron (e) di chuyeån töø A ñeán B? -17 ÑS: a) 200V, 0, 200V; b) - 3,2. 10 J. Bài 2. Tam giaùc ABC vuoâng taïi A ñöôïc ñaët trong ñieän tröôøng ñeàu E , = ABC = 600, AB  E . Bieát BC = 6 cm, UBC= 120V. a. Tìm UAC, UBA vaø cöôøng ñoä ñieän tröôøng E? b. Ñaët theâm ôû C ñieän tích ñieåm q = 9. 10-10 C. Tìm cöôøng ñoä ñieän tröôøng toång hôïp taïi A. Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 25
  27. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 ÑS: UAC = 0V, UBA = 120V, E = 4000 V/m; E = 5000 V/m. -8 Bài 3. Moät ñieän tích ñieåm q = -4. 10 C di chuyeån doïc theo chu vi cuûa moät tam giaùc MNP, vuoâng taïi P, trong ñieän tröôøng ñeàu, coù cöôøng ñoä 200 v/m. Caïnh MN = 10 cm, MN  E , NP = 8 cm. Moâi tröôøng laø khoâng khí. Tính coâng cuûa löïc ñieän trong caùc dòch chuyeån sau cuûa q: a. Töø M N. b. Töø N P. c. Töø P M. d. Theo ñöôøng kín MNPM. -7 -7 -7 ÑS: a) AMN= -8. 10 J; b) ANP= 5,12. 10 J. c) 2,88. 10 J. d) AMNPM = 0J. Bài 4. Moät ñieän tröôøng ñeàu coù cöôøng ñoä E = 2500V/m. Hai ñieåm A, B caùch nhau 10cm khi tính doïc theo ñöôøng söùc. Tính coâng cuûa löïc ñieän tröôøng thöïc hieän moät ñieän tích q khi noù di chuyeån töø A B ngöôïc chieàu ñöôøng söùc. Giaûi baøi toaùn khi: a. q = - 10-6C. b. q = 10-6C ÑS: 25. 105J, -25. 105J. Bài 5. Cho 3 baûn kim loaïi phaúng A, B, C coù tích ñieän vaø ñaët song song nhö hình. Cho E d1 = 5 cm, d2= 8 cm. Coi ñieän tröôøng giöõa caùc baûn laø ñeàu vaø coù chieàu nhö hình veõ. 2 4 4 Cöôøng ñoä ñieän tröôøng töông öùng laø E1 =4.10 V/m, E2 = 5. 10 V/m. Tính ñieän theá cuûa E1 baûn B vaø baûn C neáu laáy goác ñieän theá laø ñieän theá baûn A. ÑS: VB = -2000V. VC = 2000V. Bài 6. Ba ñieåm A, B, C naèm trong ñieän tröôøng ñeàu sao cho E // CA. Cho AB AC vaø AB = 6 cm. AC = 8 cm. a. Tính cöôøng ñoä ñieän tröôøng E, UAB vaø UBC. Bieát UCD = 100V (D laø trung ñieåm cuûa AC) b. Tính coâng cuûa löïc ñieän tröôøng khi electron di chuyeån töø B C, töø B D. -17 -17 ÑS: 2500V/m,UAB= 0v, UBC = - 200v. ABC = 3,2. 10 J. ABD= 1,6. 10 J. -8 Bài 7. Ñieän tích q = 10 C di chuyeån doïc theo caïnh cuûa moät tam giaùc ñeàu ABC caïnh a = 10 cm trong ñieän tröôøng ñeàu coù cöôøng ñoä laø 300 V/m. E // BC. Tính E coâng cuûa löïc ñieän tröôøng khi q dòch chuyeån treân moãi caïnh cuûa tam giaùc. -7 -7 -7 ÑS: AAB = - 1,5. 10 J; ABC = 3. 10 J; ACA = -1,5. 10 J. Bài 8. Ñieän tích q = 10 -8 C di chuyeån doïc theo caïnh cuûa moät tam giaùc ñeàu MBC, E moãi caïnh 20 cm ñaët trong ñieän tröôøng ñeàu E coù höôùng song song vôùi BC vaø coù cöôøng ñoä laø 3000 V/m. Tính coâng thöïc hieän ñeå dòch chuyeån ñieän tích q theo caùc caïnh MB, BC vaø CM cuûa tam giaùc. ÑS: AMB = -3J, ABC = 6 J, AMB = -3 J. Bài 9. Giöõa hai ñieåm B vaø C caùch nhau moät ñoaïn 0,2 m coù moät ñieän tröôøng ñeàu vôùi ñöôøng söùc höôùng töø B C. Hieäu ñieän theá UBC = 12V. Tìm: a. Cöôøng ñoä ñieän tröôøng giöõa B caø C. b. Coâng cuûa löïc ñieän khi moät ñieän tích q = 2. 10-6 C ñi töø B C. ÑS: 60 V/m; 24 J. Bài 10. Moät electron di chuyeån ñöôïc moât ñoaïn 1cm, doïc theo moät ñöôøng söùc ñieän, döôùi taùc duïng cuûa moät löïc ñieän trong moät ñieän tröôøng ñeàu coù cöôøng ñoä 1000V/m. Haõy xaùc ñònh coâng cuûa löïc ñieän. ÑS: 1,6. 10-18 J. Bài 11. Khi bay töø ñieåm M ñeán ñieåm N trong ñieän tröôøng, electron taêng toác, ñoäng naêng taêng theâm 250eV. Bieát -19 raèng 1eV = 1,6.10 J. Tìm UMN? ÑS: - 250 V. Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 26
  28. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 DẠNG 2: CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐIỆN TÍCH ĐIỂM TRONG ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU BÀI TOÁN TỔNG QUÁT  Một điện tích điểm q > 0, có khối lượng m bay vào điện trường đều, với vận tốc ban đầu V0 tạo với phương của đường sức điện một góc . 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 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 . Giả sử điểm M là vị trí ban đầu khi electron bay vào trong điện trường, điểm 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. Lời giải: Chọn hệ trục tọa độ 0xy (Hình vẽ) + + + ++ + + ++ + + ++ + + ++ + + ++ + + ++ + + ++ + Gốc 0 M. d + 0x: theo phương ngang (Vuông góc với O x các đường sức) 0y: theo phương thẳng đứng từ trên b v0 E xuống dưới (Cùng phương, chiều với đường sức) Gọi α là góc mà vectơ vận tốc ban đầu - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - của điện hợp với phương thẳng đứng. y - - Lực tác dụng:  Trọng lực P m.g L  Lực điện: F q.E 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, * Vận tốc theo phương Ox: 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) nên điện tích q thu được gia tốc: F+P q.E 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 a 0 y m x Trên trục 0x (I) Trên trục 0y: q.E (II) Vx V0.sin Vy V0.cos ( g).t m x=V0.sin .t 1 q.E 2 y=V0.cos .t+ ( g).t 2 m Phương trình quỹ đạo chuyển động của điện tích q là (khử t ở phương trình tọa độ theo trục 0y bằng cách rút t = x ) V0.sin Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 27
  29. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 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 (8) 2 V0 .sin m Vậy quĩ đạo của q có dạng là một Parabol (Trừ nhận giá trị góc 00, 1800) Chú ý: Vì khối lượng của electron quá bé nên các bài toán chuyển động của e thường bỏ qua trọng lực. B. CÁC DẠNG BÀI TẬP Phương pháp giải bài tập Điện tích chuyển động trong điện trường nên chịu tác dụng của lực điện, do đó điện tích chuyển động có F q.E F q .E gia tốc được xác định a d , gia tốc có độ lớn là a d m m m m Với mỗi bài tập, thông thường chúng ta đã biết phương, chiều véc tơ cường độ điện trường, chúng ta cần xác định dấu của điện tích để biết được lực tác dụng (hay gia tốc) lên điện tích cùng chiều hay ngược chiều với vận tốc, từ đó suy ra được tính chất chuyển động của điện tích.  Nếu lực tác dụng cùng chiều với vận tốc ban đầu thì điện tích chuyển động nhanh dần đều.  Nếu lực tác dụng ngược chiều với vận tốc ban đầu thì điện tích chuyển động chậm dần đều. Trong một số bài toán điện tích chuyển động chậm dần thì khi khảo sát chuyển động có 2 quá trình xảy ra: o Quá trình 1: Điện tích chuyển động chậm dần rồi dừng lại dọc theo trục Ox với vận tốc ban đầu là V0. o Quá trình 2: Sau khi dừng lại, vật chịu tác dụng của lực điện nên điện tích chuyển động nhanh dần với vận tốc ban đầu bằng không. Các công thức của chuyển động biến đổi đều . Công thức liên hệ vận tốc thời gian: v v0 a.t 1 . Công thức quãng đường đi: S v .t a.t 2 0 2 2 2 . Công thức độc lập thời gian: v2 v1 2.a.S . Định lý động năng: Wd Wd 2 Wd1 Bài 1: 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 bản 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 2: 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 = 3,04.106 m/s Bài 3: 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 bao nhiêu sau khi dịch chuyển được một quãng đường 1cm. 6 Bài 4. 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? ĐS: a = -2,2. 1014 m/s2, s= 2 cm. Bài 5. 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. ĐS: 284. 10-5 V/m. 5. 107m/s2. Bài 6. 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. Electron đi được quãng 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. ĐS: a) 0,08 m; b) 0,1 s Bài 7. 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 giữa hai bản tụ d =5cm. a. Tính gia tốc của electron. Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 28
  30. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 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. ĐS: a) 1,05.1016 m/s2; b) 3ns; c) 3,2.107 m/s2 C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1: C«ng thøc x¸c ®Þnh c«ng cña lùc ®iÖn tr­êng lµm dÞch chuyÓn ®iÖn tÝch q trong ®iÖn tr­êng ®Òu E lµ A = qEd, trong ®ã d lµ: A. kho¶ng c¸ch gi÷a ®iÓm ®Çu vµ ®iÓm cuèi. B. kho¶ng c¸ch gi÷a h×nh chiÕu ®iÓm ®Çu vµ h×nh chiÕu ®iÓm cuèi lªn mét ®­êng søc. C. ®é dµi ®¹i sè cña ®o¹n tõ h×nh chiÕu ®iÓm ®Çu ®Õn h×nh chiÕu ®iÓm cuèi lªn mét ®­êng søc, tÝnh theo chiÒu ®­êng søc ®iÖn. D. ®é dµi ®¹i sè cña ®o¹n tõ h×nh chiÕu ®iÓm ®Çu ®Õn h×nh chiÕu ®iÓm cuèi lªn mét ®­êng søc. Câu 2: Ph¸t biÓu nµo sau ®©y lµ kh«ng ®óng? A. C«ng cña lùc ®iÖn t¸c dông lªn mét ®iÖn tÝch kh«ng phô thuéc vµo d¹ng ®­êng ®i cña ®iÖn tÝch mµ chØ phô thuéc vµo vÞ trÝ ®iÓm ®Çu vµ ®iÓm cuèi cña ®o¹n ®­êng ®i trong ®iÖn tr­êng. B. HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®iÓm trong ®iÖn tr­êng lµ ®¹i l­îng ®Æc tr­ng cho kh¶ n¨ng sinh c«ng cña ®iÖn tr­êng lµm dÞch chuyÓn ®iÖn tÝch gi÷a hai ®iÓm ®ã. C. HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®iÓm trong ®iÖn tr­êng lµ ®¹i l­îng ®Æc tr­ng cho ®iÖn tr­êng t¸c dông lùc m¹nh hay yÕu khi ®Æt ®iÖn tÝch thö t¹i hai ®iÓm ®ã. D. §iÖn tr­êng tÜnh lµ mét tr­êng thÕ. Câu 3: Mèi liªn hÖ gi÷a hiÖu ®iÖn thÕ UMN vµ hiÖu ®iÖn thÕ UNM lµ: 1 1 A. UMN = UNM. B. UMN = - UNM. C. UMN = . D. UMN = . U NM U NM Câu 4: Hai ®iÓm M vµ N n»m trªn cïng mét ®­êng søc cña mét ®iÖn tr­êng ®Òu cã c­êng ®é E, hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a M vµ N lµ UMN, kho¶ng c¸ch MN = d. C«ng thøc nµo sau ®©y lµ kh«ng ®óng? A. UMN = VM - VN. B. UMN = E.d C. AMN = q.UMN D. E = UMN.d Câu 5: Mét ®iÖn tÝch q chuyÓn ®éng trong ®iÖn tr­êng kh«ng ®Òu theo mét ®­êng cong kÝn. Gäi c«ng cña lùc ®iÖn trong chuyÓn ®éng ®ã lµ A th× A. A > 0 nÕu q > 0. B. A > 0 nÕu q < 0. C. A ≠ 0 cßn dÊu cña A ch­a x¸c ®Þnh v× ch­a biÕt chiÒu chuyÓn ®éng cña q. D. A = 0 trong mäi tr­êng hîp. Câu 6: Hai tÊm kim lo¹i song song, c¸ch nhau 2 (cm) vµ ®­îc nhiÔm ®iÖn tr¸i dÊu nhau. Muèn lµm cho ®iÖn tÝch q = 5.10-10 (C) di chuyÓn tõ tÊm nµy ®Õn tÊm kia cÇn tèn mét c«ng A = 2.10-9 (J). Coi ®iÖn tr­êng bªn trong kho¶ng gi÷a hai tÊm kim lo¹i lµ ®iÖn tr­êng ®Òu vµ cã c¸c ®­êng søc ®iÖn vu«ng gãc víi c¸c tÊm. C­êng ®é ®iÖn tr­êng bªn trong tÊm kim lo¹i ®ã lµ: A. E = 2 (V/m). B. E = 40 (V/m). C. E = 200 (V/m). D. E = 400 (V/m). Câu 7: Mét ªlectron chuyÓn ®éng däc theo ®­êng søc cña mét ®iÖn tr­êng ®Òu. C­êng ®é ®iÖn tr­êng E = 100 (V/m). VËn tèc ban ®Çu cña ªlectron b»ng 300 (km/s). Khèi l­îng cña ªlectron lµ m = 9,1.10-31 (kg). Tõ lóc b¾t ®Çu chuyÓn ®éng ®Õn lóc vËn tèc cña ªlectron b»ng kh«ng th× ªlectron chuyÓn ®éng ®­îc qu·ng ®­êng lµ: A. S = 5,12 (mm). B. S = 2,56 (mm). C. S = 5,12.10-3 (mm). D. S = 2,56.10-3 (mm). Câu 8: HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®iÓm M vµ N lµ UMN = 1 (V). C«ng cña ®iÖn tr­êng lµm dÞch chuyÓn ®iÖn tÝch q = - 1  C tõ M ®Õn N lµ: A. A = - 1  J. B. A = + 1  J. C. A = - 1 J D. A = + 1 J. Câu 9: Mét qu¶ cÇu nhá khèi l­îng 3,06.10-15 (kg), mang ®iÖn tÝch 4,8.10-18 (C), n»m l¬ löng gi÷a hai tÊm kim lo¹i song song n»m ngang nhiÔm ®iÖn tr¸i dÊu, c¸ch nhau mét kho¶ng 2 (cm). LÊy g = 10 (m/s2). HiÖu ®iÖn thÕ ®Æt vµo hai tÊm kim lo¹i ®ã lµ: A. U = 255,0 (V). B. U = 127,5 (V). C. U = 63,75 (V). D. U = 734,4 (V). Câu 10: C«ng cña lùc ®iÖn tr­êng lµm di chuyÓn mét ®iÖn tÝch gi÷a hai ®iÓm cã hiÖu ®iÖn thÕ U = 2000 (V) lµ A = 1 (J). §é lín cña ®iÖn tÝch ®ã lµ A. q = 2.10-4 (C). B. q = 2.10-4 (μC). C. q = 5.10-4 (C). D. q = 5.10-4 (μC). Câu 11: Mét ®iÖn tÝch q = 1 (μC) di chuyÓn tõ ®iÓm A ®Õn ®iÓm B trong ®iÖn tr­êng, nã thu ®­îc mét n¨ng l­îng W = 0,2 (mJ). HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®iÓm A, B lµ: A. U = 0,20 (V). B. U = 0,20 (mV). C. U = 200 (kV). D. U = 200 (V). Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 29
  31. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 CHỦ ĐỀ 4: ĐỀ BÀI TẬP VỀ TỤ ĐIỆN A. LÝ THUYẾT 1. Tụ điện Định nghĩa: Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau, mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian giữa 2 bản là chân không hay điện môi. Điện dung của tụ: Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ, với mỗi tụ thì điện dung có giá trị xác định. Điện dung của tụ điện phụ thuộc vào cấu tạo của tụ điện. Điện dung ký hiệu là C, đơn vị trong hệ SI là Fara – ký hiệu là F. Trong chương trình học phổ thông, ta chỉ cần chú ý 2 loại tụ điện: Tụ điện phẳng và tụ điện xoay. Tụ điện phẳng có 2 bản tụ là 2 tấm kim loại phẳng có kích thước lớn, đặt đối diện nhau, song song với nhau. .S C . 9.109.4 .d Với S là phần diện tích đối diện giữa 2 bản (m 2); d là khoảng cách giữa hai bản (m) ;  là hằng số điện môi giữa hai bản tụ điện. Ngoài ra, tụ điện có một số đơn vị ta cần lưu ý : 1mF 10 3 F;1F 10 6 F;1nF 10 9 F;1pF 10 12 F; - Để tích điện cho tụ, ta nối hai đầu tụ với hiệu điện thế U, điện tích trên tụ là Q. (Lưu ý rằng, mỗi bản tụ sẽ tích Q điện trái dấu, có độ lớn bằng nhau). Ta có mối liện hệ : C U Lưu ý  Với mỗi một tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng mà đặt vào 2 bản tụ hđt lớn hơn hđt giới hạn thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng. Điện trường giới hạn cỡ 3.106V/m. 2. Ghép tụ điện song song, nối tiếp GHÉP NỐI TIẾP GHÉP SONG SONG Cách mắc : Bản thứ hai của tụ 1 nối với bản thứ nhất Bản thứ nhất của tụ 1 nối với bản thứ của tụ 2, cứ thế tiếp tục nhất của tụ 2, 3, 4 Điện tích QB = Q1 = Q2 = = Qn QB = Q1 + Q2 + + Qn Hiệu điện thế UB = U1 + U2 + + Un UB = U1 = U2 = = Un Điện dung 1 1 1 1 C = C + C + + C B 1 2 n CB C1 C2 Cn Ghi chú CB C1, C2, C3 - Nếu đưa vào trong lòng tụ điện một tấm kim loại mỏng, có diện tích bằng diện tích hai bản tụ thì ta được hệ thống gồm hai tụ điện mắc nối tiếp nhau. Q.U C.U 2 Q2 - Năng lượng của tụ điện: W 2 2 2C - Năng lượng điện trường: Năng lượng của tụ điện chính là năng lượng của điện trường trong tụ điện. .E 2.V Đối với tụ diện phẳng W 9.109.8. W  E 2 Mật độ năng lượng điện trường: w V k8 với V = S.d là thể tích khoảng không gian giữa 2 bản tụ điện phẳng Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 30
  32. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 B. BÀI TẬP DẠNG 1: TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI Q Ñieän dung cuûa tuï ñieän: C (1) U 1 Q 2 1 1 Naêng löôïng cuûa tuï ñieän: W Q.U C.U 2 2 C 2 2 . o .S .S Ñieän dung cuûa tuï ñieän phaúng: C (2) d 9.109.4. .d Trong ñoù S laø dieän tích cuûa moät baûn (laø phaàn ñoái dieän vôùi baûn kia) Ñoái vôùi tuï ñieän bieán thieân thì phaàn ñoái dieän cuûa hai baûn seõ thay ñoåi. Coâng thöùc (2) chæ aùp duïng cho tröôøng hôïp chaát ñieän moâi laáp ñaày khoaûng khoâng gian giöõa hai baûn. Neáu lôùp ñieän moâi chæ chieám moät phaàn khoaûng khoâng gian giöõa hai baûn thì caàn phaûi phaân tích, laäp luaän môùi tính ñöôïc ñieän dung C cuûa tuï ñieän. Löu yù + Noái tuï ñieän vaøo nguoàn: U = const. + Ngaét tuï ñieän khoûi nguoàn: Q = const. Bài 1. Tuï ñieän phaúng goàm hai baûn tuï coù dieän tích 0,05 m 2 ñaët caùch nhau 0,5 mm, ñieän dung cuûa tuï laø 3 nF. Tính haèng soá ñieän moâi cuûa lôùp ñieän moâi giöõa hai baûn tuï. ÑS: 3,4 Bài 2. Moät tuï ñieän khoâng khí neáu ñöôïc tích ñieän löôïng 5,2. 10-9 C thì ñieän tröôøng giöõa hai baûn tuï laø 20000 V/m. Tính dieän tích moãi baûn tuï. ÑS: 0,03 m2 Bài 3. Moät tuï ñieän phaúng ñieän dung 12 pF, ñieän moâi laø khoâng khí. Khoaûng caùch giöõa hai baûn tuï 0,5 cm. Tích ñieän cho tuï ñieän döôùi hieäu ñieän theá 20V. Tính: a. Đieän tích cuûa tuï ñieän. b. Cöôøng ñoä ñieän tröôøng trong tuï. ÑS: 24. 10-11C, 4000 V/m Bài 4. Moät tuï ñieän phaúng khoâng khí, ñieän dung 40 pF, tích ñieän cho tuï ñieän ôû hieäu ñieän theá 120V. a. Tính ñieän tích cuûa tuï. b. Sau ñoù thaùo boû nguoàn ñieän roài taêng khoaûng caùch giöõa hai baûn tuï leân gaáp ñoâi. Tính hieäu ñieän theá môùi giöõa hai baûn tuï. Bieát raèng ñieän dung cuûa tuï ñieän phaúng tæ leä nghòch vôùi khoaûng caùch giöõa hai baûn cuûa noù. ÑS: 48. 10-10C, 240 V. Bài 5. Tuï ñieän phaúng khoâng khí coù ñieän dung C = 500 pF ñöôïc tích ñieän ñeán hieäu ñieän theá 300 V. a. Tính ñieän tích Q cuûa tuï ñieän. b. Ngaét tuï ñieän khoûi nguoàn roài nhuùng tuï ñieän vaøo chaát ñieän moâi loûng coù  = 2. Tính ñieän dung C1 , ñieän tích Q1 vaø hieäu ñieän theá U1 cuûa tuï ñieän luùc ñoù. c. Vaãn noái tuï ñieän vôùi nguoàn nhöng nhuùng tuï ñieän vaøo chaát ñieän moâi loûng coù  = 2. Tính C2 , Q2 , U2 cuûa tuï ñieän. ÑS: a) 150nC; b) C1 = 1000pF, Q1 = 150nC, U1 = 150V; c) C2 = 1000 pF, Q2 = 300 nC, U2 = 300V. Bài 6. Tuï ñieän phaúng khoâng khí ñieän dung 2 pF ñöôïc tích ñieän ôû hieäu ñieän theá 600V. a. Tính ñieän tích Q cuûa tuï. b. Ngaét tuï khoûi nguoàn, ñöa hai ñaàu tuï ra xa ñeå khoaûng caùch taêng gaáp ñoâi. Tính C1, Q1, U1 cuûa tuï. c. Vaãn noái tuï vôùi nguoàn, ñöa hai baûn tuï ra xa ñeà khoaûng caùch taêng gaáp ñoâi. Tính C2, Q2, U2 cuûa tuï. -9 -9 -9 2 ÑS: a)1,2. 10 C; b) C1 = 1pF, Q1 = 1,2. 10 C, U1 = 1200V; c) C2 = 1 pF, Q2 = 0,6. 10 C, U = 600 V. Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 31
  33. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 DẠNG 2: GHÉP TỤ CHƯA TÍCH ĐIỆN A. LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP GIẢI - Vaän duïng caùc coâng thöùc tìm ñieän dung (C), ñieän tích (Q), hieäu ñieän theá (U) cuûa tuï ñieän trong caùc caùch maéc song song, noái tieáp. - Neáu trong baøi toaùn coù nhieàu tuï ñöôïc maéc hoån hôïp, ta caàn tìm ra ñöôïc caùch maéc tuï ñieän cuûa maïch ñoù roài môùi tính toaùn. - Khi tuï ñieän bò ñaùnh thuûng, noù trôû thaønh vaät daãn. - Sau khi ngaét tuï ñieän khoûi nguoàn vaø vaãn giöõ tuï ñieän ñoù coâ laäp thì ñieän tích Q cuûa tuï ñoù vaãn khoâng thay ñoåi. Ñoái vôùi baøi toaùn gheùp tuï ñieän caàn löu yù hai tröôøng hôïp: + Neáu ban ñaàu caùc tuï chöa tích ñieän, khi gheùp noái tieáp thì caùc tuï ñieän coù cuøng ñieän tích vaø khi gheùp song song caùc tuï ñieän coù cuøng moät hieäu ñieän theá. + Neáu ban ñaàu tuï ñieän (moät hoaëc moät soá tuï ñieän trong boä) ñaõ ñöôïc tích ñieän caàn aùp duïng ñònh luaät baûo toaøn ñieän tích (Toång ñaïi soá caùc ñieän tích cuûa hai baûn noái vôùi nhau baèng daây daãn ñöôïc baûo toaøn, nghóa laø toång ñieän tích cuûa hai baûn ñoù tröôùc khi noái vôùi nhau baèng toång ñieän tích cuûa chuùng sau khi noái). Nghiên cứu về sự thay đổi điện dung của tụ điện phẳng + Khi đưa một tấm điện môi vào bên trong tụ điện phẳng thì chính tấm đó là một tụ phẳng và trong phần cặp phần điện tích đối diện còn lại tạo thành một tụ điiện phẳng. Toàn bộ sẽ tạo thành một mạch tụ mà ta dễ dàng tính điện dung. Điện dung của mạch chính là điện dung của tụ khi thay đổi điện môi. + Trong tụ điện xoay có sự thay đổi điện dung là do sự thay đổi điện tích đói diện của các tấm. Nếu là có n tấm thì sẽ có (n-1) tụ phẳng mắc song song. B. BÀI TẬP VẬN DỤNG Câu 1. Moät tuï ñieän phaúng ñieän dung C = 0,12 F coù lôùp ñieän moâi daøy 0,2 mm coù haèng soá ñieän moâi  = 5. Tuï ñöôïc ñaët döôùi moät hieäu ñieän theá U = 100 V. a. Tính dieän tích caùc baûn cuûa tuï ñieän, ñieän tích vaø naêng löôïng cuûa tuï. b. Sau khi ñöôïc tích ñieän, ngaét tuï khoûi nguoàn roài maéc vaøo hai baûn cuûa tuï ñieän C1 = 0,15 F chöa ñöôïc tích ñieän. Tính ñieän tích cuûa boä tuï ñieän, hieäu ñieän theá vaø naêng löôïng cuûa boä tuï. ÑS: a) 0,54 m2, 12 C, 0,6 mJ; b)12 C, 44,4 V, 0,27 mJ. Câu 2: Tính điện dung của bộ tụ điện, điện tích và hiệu điện thế của mỗi tụ trong các trường hợp sau đây: C1 C2 C1 C3 C1 C2 C3 C2 C3 a) C1=2F ; C2=4F C3=6F ; c) C1=0,25F ; C2=1F C3=3 U= 100V b) C1=1F ; C2=1,5F C3=3F ; F ; U= 12V U= 120V ĐS :C=12 F ;U1=U2=U3= ĐS: ĐS: C=1 F ;U1=12V;U2=9V 100V Q1=2.10-4C; Q2= 4.10-4C C=0,5F ;U1=60V;U2=40V;U3= U3= 3V -6 -6 Q3= 6.10-4C 20V Q1=3.10 C; Q2=Q3= 910 C Q1= Q2= Q3= 6.10-5C Bài 3: Hai tụ điện không khí phẳng có điện dung là C 1= 0,2F và C2= 0,4F mắc song song. Bộ được tích điện đến hiệu điện thế U=450V rồi ngắt khỏi nguồn. Sau đó lấp đầy khoảng giữa hai bản tụ điện C 2 bằng điện môi có hằng số điện môi là 2. Tính điện thế của bộ tụ và điện tích của mỗi tụ ĐS: 270V; 5,4.10-5 C và 2,16. 10-5 C Bài 4: Hai tụ điện phẳng có C1= 2C2,mắc nối tiếp vào nguồn U không đổi. Cường độ điện trường trong C1 thay đổi bao nhiêu lần nếu nhúng C2 vào chất điện môi có  2 . ĐS: Tăng 1,5 lần Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 32
  34. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 Bài 5: Tụ điện phẳng không khí có C = 2pF. Nhúng chìm một nửa vào trong điện môi lỏng  3 . Tìm điện dung của tụ điện nếu khi nhúng, các bản đặt: a) Thẳng đứng b) Nằm ngang ĐS: a) 4pF ; b)3pF Bài 6: Đem tích điện cho tụ điện C1 = 3 F đến hiệu điện thế U1 = 300V, cho tụ điện C2 = 2 F đến hiệu điện thế U2 = 220V rồi: a) Nối các tấm tích điện cùng dấu với nhau b) Nối các tấm tích điện khác dâu với nhau c) Mắc nối tiếp hai tụ điện (hai bản âm được nối với nhau) rồi mắc vào hiệu điện thế U = 400V. HỎI: Tìm điện tích và hiệu điện thế của mỗi tụ trong trong trường hợp trên. Bài 7: Đem tích điện cho tụ điện C 1 = 1 F đến hiệu điện thế U 1 = 20V, cho tụ điện C2 = 2 F đến hiệu điện thế U2 = 9V. Sau đó nối hai bản âm hai tụ với nhau, 2 bản dương nối với hai bản của tụ C3=3 F chưa tích điện. a. Tính điện tích và hiệu điện thế mỗi bản sau khi nối? b. Xác định chiều và số e di chuyển qua dây nối hai bản âm hai tụ C1 và C2? Bài 8: Tụ phẳng không khí C=10 -10 F, được tích điện đến hiệu điện thế U=100V rồi ngắt khỏi nguồn. Tính công cần thực hiện để tăng khoảng cách hai bản tụ lên gấp đôi? ĐS: 5.10-7J Bài 9: Tụ phẳng không khí C = 6.10-6 F được tích đến U = 600V rồi ngắt khỏi nguồn. a. Nhúng tụ vào chất điện môi có ε = 4 ngập 2/3 diện tích mỗi bản. Tính hiệu điện thế của tụ? b. Tính công cần thiết để nhấc tụ điện ra khỏi điện môi. Bỏ qua trọng lượng tụ? ĐS: a) U’=200V b) 0,72J C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM Câu 1. Ba tụ điện giống nhau cùng điện dung C ghép song song với nhau thì điện dung của bộ tụ là: A. C B. 2C C. C/3 D. 3C Câu 2. Ba tụ điện giống nhau cùng điện dung C ghép nối tiếp với nhau thì điện dung của bộ tụ là: A. C B. 2C C. C/3 D. 3C Câu 3. Choïn caâu traû lôøi ñuùng: A. hai tuï ñieän gheùp noái tieáp, ñieän dung cuûa boä tuï seõ lôùn hôn ñieän dung cuûa caùc tuï thaønh phaàn B. hai tuï ñieän gheùp noái tieáp, ñieän tích cuûa moãi tuï ñieän seõ lôùn hôn ñieän tích cuûa caû boä tuï C. hai tuï ñieän gheùp song song, ñieän dung cuûa boä tuï seõ lôùn hôn ñieän dung cuûa caùc tuï thaønh phaàn D. hai tuï ñieän gheùp song song, ñieän tích cuûa moãi tuï ñieän seõ laø nhö nhau Câu 4. Ba tụ điện có điện dung bằng nhau và bằng C. Để được bộ tụ có điện dung là C/3 ta phải ghép các tụ đó thành bộ: A. 3 tụ nối tiếp nhau B. 3 tụ song song nhau C. (C1 nt C2)//C3 D. (C1//C2)ntC3 Câu 5. Ba tụ điện C1 = C2 = C, C3 = 2C. Để được bộ tụ có điện dung là C thì các tụ phải ghép: A. 3 tụ nối tiếp nhau B. (C1//C2)ntC3 C. 3 tụ song song nhau D. (C1 nt C2)//C3 Câu 6. Hai tụ điện có điện dung C1 = 2 C2 mắc nối tiếp vào nguồn điện có hiệu điện thế U thì hiệu điện thế của hai tụ quan hệ với nhau: A. U1 = 2U2 B. U2 = 2U1 C. U2 = 3U1 D.U1 = 3U2 Câu 7. Bộ ba tụ điện C1 = C2 = C3/2 ghép song song rồi nối vào nguồn có hiệu điện thế 45V thì điện tích của bộ tụ là 18.10-4C. Tính điện dung của các tụ điện: A. C1 = C2 = 5μF; C3 = 10 μF B. C1 = C2 = 8μF; C3 = 16 μF C. C1 = C2 = 10μF; C3 = 20 μF D. C1 = C2 = 15μF; C3 = 30 μF Câu 8. Hai tụ điện có điện dung C 1 = 2 μF; C2 = 3 μF mắc nối tiếp nhau rồi nối vào một nguồn có hiêu điện thế 50V thì hiệu điện thế của các tụ là: A. U1 = 30V; U2 = 20V B. U1 = 20V; U2 = 30V C. U1 = 10V; U2 = 40V D. U1 = 25V; U2 = 25V Câu 13. Hai tụ điện điện dung C 1 = 0,3nF, C2 = 0,6nF ghép nối tiếp, khoảng cách giữa hai bản tụ của hai tụ như nhau bằng 2mm. Điện môi của mỗi tụ chỉ chịu được điện trường có cường độ lớn nhất là 10 4V/m . Hiệu điện thế giới hạn được phép đặt vào bộ tụ đó bằng: A. 20V B. 30V C. 40V D. 50V Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 33
  35. TT BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC VÀ LUYỆN THI 503/32 TRƯNG NỮ VƯƠNG * VẬT LÝ 11 Câu 14. Hai tụ điện C1 = 0,4μF; C2 = 0,6μF ghép song song rồi mắc vào hiệu điện thế U < 60V thì một trong hai tụ có điện tích 30μC. Tính hiệu điện thế U và điện tích của tụ kia: A. 30V, 5 μC B. 50V; 20 μC C. 25V; 10 μC D. 40V; 25 μC Câu 15. Moät tuï ñieän coù ñieän dung laø C ñöôïc tích ñieän tôùi hieäu ñieän theá U. Laáy tuï khoûi nguoàn roài noái hai baûn tuï cuûa noù vôùi moät tuï thöù hai coù cuøng ñieän dung C chöa tích ñieän. Naêng löôïng toång coäng hai tuï thay ñoåi nhö theá naøo: A. giaûm 2 laàn B. taêng 2 laàn C. khoâng ñoåi D. taêng 4 laàn Câu 16. Hai tụ giống nhau có điện dung C ghép nối tiếp nhau và nối vào nguồn có hiệu điện thế U thì năng lượng của bộ tụ là Wnt, khi chúng ghép song song và nối vào hiệu điện thế cũng là U thì năng lượng của bộ tụ là W ss. Khi đó: A. Wnt = Wss B. Wss = 4Wnt C. Wss = 2Wnt D.Wnt = 4Wss Câu 18*. Moät tuï ñieän phaúng khoâng khí coù khoaûng caùch giöõa hai baûn laø d=6mm ñöôïc tích ñieän tôùi hieäu ñieän theá U = 60V. Taùch tuï khoûi nguoàn roài cho vaøo khoaûng giöõa hai baûn moät taám kim loaïi phaúng coù cuøng dieän tích vôùi hai baûn vaø coù beà daøy laø a=2mm. Hieäu ñieän theá giöõa hai baûn tuï luùc naøy coù giaù trò baèng: A. 40V B. 30V C. 20V D. 15V Câu 19*. Hai tuï ñieän coù ñieän dung C1=3F , C2=6F ñöôïc laàn löôït tích ñieän tôùi hieäu ñieän theá U1=120V, U2=150V. Sau ñoù noái hai caëp baûn cuøng daáu cuûa hai tuï vôùi nhau. Hieäu ñieän theá cuûa boä tuï coù giaù trò naøo sau ñaây: A. 100V B. 130V C. 135V D. 140V Câu 20. Moät tuï ñieän coù ñieän dung C=1F . Ngöôøi ta truyeàn cho noù moâït ñieän tích q=10-4C. Noái tuï naøy vôùi moät tuï ñieän thöù hai có cuøng ñieän dung (chưa tích điện). Naêng löôïng cuûa tuï ñieän thöù hai seõ baèng bao nhieâu: A. 0, 75. 10-2J B. 0, 5. 10-2J C. 0, 25. 10-2J D. 0, 125. 10-2J Câu 21*. Có hai tụ điện, tụ điện thứ nhất có điện dung C 1 = 3μF, tích điện đến hiệu điện thế U 1 = 300V, tụ điện thứ hai điện dung C2 = 2μF, tích điện đến hiệu điện thế U 2 = 200V. Tính nhiệt lượng tỏa ra sau khi nối hai bản mang điện tích cùng dấu của hai tụ điện đó với nhau. A. 6.10-3J B. 6.10-2J C. 0,6J D. 6J Câu 22 . Một bộ gồm 10 tụ điện có điện dung giống nhau 8μF, ghép nối tiếp với nhau. Bộ tụ điện được nối với hiệu điện thế 150V. Sau đó có một tụ điện bị đánh thủng. a. Năng lượng của bộ tụ tăng lên hay giảm xuống một lượng bao nhiêu? A. Tăng 0,001JB. Giảm 0,001J C. Tăng 0,01J D. Giảm 0,01J b. Khi tụ nói trên bị đánh thủng thì có một phần năng lượng của bộ tụ bị tiêu hao do phóng điện. Tìm năng lượng tiêu hao đó. A. 0,1J B. 0,001J C. 0,05J D. 0,005J Chúc thành công Nguyên tắc thành công: Suy nghĩ tích cực; Cảm nhận đam mê; Hành động kiên trì. Chúc các em học sinh THÀNH CÔNG trong học tập! Biên soạn: GV: ThS. Nguyễn Duy Liệu Email: lieuuni2009@gmail.com Facebook: Nguyễn Duy Liệu  ĐT: 0986590468 – 0935991512 TRUNG TÂM BỒI DƯỠNG KIẾN THỨC & LT KHOA NGUYỄN Địa chỉ : K503/32 Trưng Nữ Vương – Hòa Thuận Tây – Hải Châu - Đà Nẵng NƠI CÁC BẠN GỬI GẮM NIỀM TIN TRONG HỌC TẬP Th.S Nguyễn Duy Liệu – ĐT: 0935991512 Trang 34