bài tập vật lí 11

Xác định vị trí của điểm M để đặt tại M một điện tích q0, lực điện tổng hợp tác dụng lên q0 bằng 0, chứng tỏ rằng vị trí của M không phụ thuộc giá trị của q0... Xác định lực điện tổng hợ

ĐỊNH LUẬT CULOMB

A PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

1 Hai loại điện tích:

- Điện tích dương và điện tích âm

- Điện tích dương nhỏ nhất là của proton, điện tích âm nhỏ nhất là điện tích của electron

Giá trị tuyệt đối của chúng là e = 1,6.10-19C

2 Tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên.

- Điểm đặt: Tại điện tích đang xét.

- Giá: Là đường thẳng nối hai điện tích.

- Chiều: là lực đẩynếu hai điện tích cùng dấu, lực hút nếu hai điện tích trái dấu.

- Độ lớn:

1 2 2

q q

F k

r

=ε

Trong đó k = 9.109(Nm / c2 2)

ε: là hằng số điện môi.

3 Định luật bảo toàn điện tích:

Trong một hệ cô lập về điện, tổng đại số các điện tích là một hằng số

4 Khi điện tích chịu tác dụng của nhiều lực:

2 1

Ftan

Hướng dẫn giải:

Áp dụng định luật Culong:

1 2 2

9 2

5 1

5 2

Đây cũng là độ lớn lực tác dụng lên các điện tích khác

Bài 4: Cho hai điện tích q1= 4 Cµ , q2=9 Cµ đặt tại hai điểm A và B trong chân không

AB=1m Xác định vị trí của điểm M để đặt tại M một điện tích q0, lực điện tổng hợp tác dụng lên q0 bằng 0, chứng tỏ rằng vị trí của M không phụ thuộc giá trị của q0.

9 2

4 nếu đặt trong dầu Để lực tương tác vẫn là F thì

hai điện tích phải đạt cách nhau bao nhiêu trong dầu?

Bài 7: Cho hai điện tích điểm q1=16 Cµ và q2 = -64 Cµ lần lượt đặt tại hai điểm A và B

trong chân không cách nhau AB = 100cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích điểm q0=4 Cµ đặt tại:

q1 q2

T = P – F =

P2

2

7

1 2 2

a Xác đinh hằng số điện môi ε

10 C15

Quả cầu chịu tác dụng của ba lực như hình

vẽ Điều kiện cân bằng:

P F T 0+ + =

ur r ur r

Ta có:

2 2

α = =

−

⇔

2 2

2 2

2 2

9

1 1

1 2 1

Xét tương tự với q1, q2 suy ra q0 phải nằm tại tâm của tam giác.

2

7 0

Bài 1: Khoảng cách giữa một prôton và một êlectron là r = 5.10-9 (cm), coi rằng prôton

và êlectron là các điện tích điểm Tính lực tương tác giữa chúng

ĐS: r2 = 1,6 (cm).

Bài 4: Hai điện tích điểm q1 = +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:

ĐS: lực hút với độ lớn F = 45 (N).

Bài 5: Hai điện tích điểm bằng nhau được đặt trong nước (ε = 81) cách nhau 3 (cm).

Lực đẩy giữa chúng bằng 0,2.10-5 (N) Hai điện tích đó

ĐS: F = 17,28 (N).

Bài 8: Cho hai điện tích dương q1 = 2 (nC) và q2 = 0,018 (µC) đặt cố định và cách nhau

10 (cm) Đặt thêm điện tích thứ ba q0 tại một điểm trên đường nối hai điện tích q1, q2 sao cho q0 nằm cân bằng Xác định vị trí của q0.

ĐS: cách q1 2,5 (cm) và cách q2 7,5 (cm).

Bài 9: Hai điện tích điểm q1 = 2.10-2 (µC) và q2 = - 2.10-2 (ỡC) đặt tại hai điểm A và B

cách nhau một đoạn a = 30 (cm) trong không khí Lực điện tác dụng lên điện tích q0 = 2.10-9 (C) đặt tại điểm M cách đều A và B một khoảng bằng a có độ lớn là:

ĐS: F = 4.10-6 (N).

Bài 10: Một quả cầu khối lượng 10 g,được treo vào một sợi chỉ cách điện Quả cầu mang điện tích q1= 0,1 µC Đưa quả cầu thứ 2 mang điện tích q2 lại gần thì quả cầu thứ nhất

lệch khỏi vị trí lúc đầu,dây treo hợp với đường thẳng đứng một góc α =300 Khi đó 2

quả cầu nằm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang và cách nhau 3 cm Tìm độ lớn của q2 và lực căng của dây treo? g=10m/s2

a Tính lực tĩnh điện giữa hai điện tích.

b Tính số electron dư trong mỗi hạt bụi, biết điện tích của electron là e = 19C.

-16.10-ĐS: a 9,216.1012N b 6.106 Bài 13: Electron quay quanh hạt nhân nguyên tử Hiđro theo quỹ đạo tròn bán kính R= 5.1011m.

a Tính độ lớn lực hướng tâm đặt lên electron.

b Tín vận tốc và tần số chuyển động của electron

ĐS: a F = 9.10-8N b v = 2,2.106m/s, f = 0,7.1016Hz Bài 14: Hai vật nhỏ mang điện tích đặt trong không khí cách nhau một đoạn R = 1m, đẩy nhau bằng lực F = 1,8N Điện tích tổng cộng của hai vật là Q = 3.10-5C Tính điện tích mỗi vật.

ĐS: q1 = 2.10-5C, q2 = 10-5C hặc ngược lại

ĐIỆN TRƯỜNG

A PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP:

1 Khái niệm điện trường:

Điện trường là dạng vật chất:

- Tồn tại xung quanh điện tích

- Tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt vào trong nó

2 Cường độ điện trương:

Véctơ cường độ điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường về mặt tác dụng lực:

FEq

=

rur

3 Cường độ điện trường của một điện tích điểm Q

- Điểm đặt: Tại điểm đang xét.

- Giá: Là đường thẳng nối điện tích điểm và điểm đang xét.

- Chiều: Hướng vào Q nếu Q < 0; hướng xa Q nếu Q >0

ngược hướng với Eur

5 Cường độ điện trường do nhiều điện tích điểm gây ra

a Xác định cường độ điện trường tại trung điểm M của AB.

b Nếu đặt tại M một điện tích điểm q0 = -10-2C thì độ lớnn lực điện tác dụng lên q0 là bao nhiêu? Xác định phương chiều của lực.

M A

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

=+

E

Bài 3: Một quả cầu nhỏ khối lượng m=0,1g mang điện tích q = 10-8C được treo bằng sợi dây không giãn và đặt vào điện trường

Bài 4: Một điện tích điểm q1 = 8.10-8C đặt tại điểm O Trong chân không.

a Xác định cường độ điện trường tại điểm M cách O một đoạn 30cm.

b Nếu đặt điện tích q2 = - q1 tại M thì n ps chịu lực tác dụng như thế nào?

F q E 0,64.10 N= = −

Vì q2 <0 nên Fr

ngược chiều với Eur

Bài 5: Hai điện tích điểm q1 = q2 = 10-5C đặt ở hai điểm A và B trong chất điện môi có

ε=4, AB=9cm Xác định véc tơ cường độ điện trường tại điểm M nằm trên đường

trung trực của AB cách AB một đoạn d =

Bài 6: 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.

Bài 3: Ba điện tích q giống hệt nhau được đặt cố định tại ba đỉnh của một tam giác đều

có cạnh a Tính độ lớn cường độ điện trường tại tâm của tam giác đó

ĐS: E = 0.

Bài 4: Hai điện tích q1 = 5.10-9 (C), q2 = - 5.10-9 (C) đặt tại hai điểm cách nhau 10 (cm) trong chân không Tính độ lớn cường độ điện trường tại điểm nằm trên đường thẳng đi qua hai điện tích và cách đều hai điện tích đó.

ĐS: E = 16000 (V/m).

Bài 7: Hai điện tích q1 = 5.10-16 (C), q2 = - 5.10-16 (C), đặt tại hai đỉnh B và C của một tam giác đều ABC cạnh bằng 8 (cm) trong không khí Xác định cường độ điện trường tại đỉnh A của tam giác ABC

ĐS: E = 0,7031.10-3 (V/m).

ĐIỆN THẾ -HIỆU ĐIỆN THẾ CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU

A PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

I ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ

2 Điện thế:

a Điện thế tại một điểm trong điện trường

M M

AV

q

∞

=

M

A ∞ công của lực điện trường làm điện tích q di chuyển từ M → ∞

b Điện thế tại một điểm M gây bởi điện tích q:

c Điện thế tại một điểm do nhiều điện tích gây ra:

x v t1

x v cos t1

B BÀI TẬP:

I BÀI TẬP VÍ DỤ:

Bài 1: Hiệu điện thế giữa hai điểm C và D trong điện trường là UCD= 200V Tính:

a Công của điện trường di chuyển proton từ C đến D

b Công của lực điện trường di chuyển electron từ C đến D.

Bài 2: Ba điểm A, B, C là ba đỉnh của một tam giác vuông trong điện trường đều, cường

độ E=5000V/m Đường sức điện trường song song với AC Biết AC = 4cm, CB = 3cm Góc ACB=900.

a Tính hiệu điện thế giữa các điểm A và B, B và C, C và A

b Tích công di chuyển một electro từ A đến B

Hướng dẫn giải:

Áp dụng định lí động năng:

2 1

Bài 4: Một electron bắt đầu chuyển động dọc theo chiều đường sức điện trường của một

tụ điện phẳng, hai bản cách nhau một khoảng d = 2cm và giữa chúng có một hiệu điện thế U = 120V Electron sẽ có vận tốc là bai nhiêu sau khi dịch chuyển được một quãng đường 3cm.

Hướng dẫn giải:

Áp đụng định lý động năng:

2 2

Do đó:

6 2

a Tính gia tốc của electron.

b tính thời gian bay của electron biết vận tốc ban đầu bằng 0.

c Tính vận tốc tức thời của electron khi chạm bản dương.

Hướng dẫn giải:

a Gia tốc của electron:

16 2

e EF

2 2

2mhv

e s

II BÀI TẬP ĐỀ NGHỊ

Bài 1: Hai tấm kim loại song song, cách nhau 2 (cm) và được nhiễm điện trái dấu nhau Muốn làm cho điện tích q = 5.10-10 (C) di chuyển từ tấm này đến tấm kia cần tốn một công A=2.10-9 (J) Coi điện trường bên trong khoảng giữa hai tấm kim loại là điện trường đều và có các đường sức điện vuông góc với các tấm Tính cường độ điện trường bên trong tấm kim loại đó.

ĐS: E = 200 (V/m).

Bài 2: Một êlectron chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều Cường

độ điện trường E = 100 (V/m) Vận tốc ban đầu của êlectron bằng 300 (km/s) Khối lượng của êlectron là m = 9,1.10-31 (kg) Từ lúc bắt đầu chuyển động đến lúc vận tốc của êlectron bằng không thì êlectron chuyển động được quãng đường là bao nhiêu.

ĐS: U = 127,5 (V).

Bài 5: Công của lực điện trường làm di chuyển một điện tích giữa hai điểm có hiệu điện thế U = 2000 (V) là A = 1 (J) Độ lớn của điện tích đó là bao nhiêu.

ĐS: q = 5.10-4 (C).

Bài 6: Một điện tích q = 1 (µC) di chuyển từ điểm A đến điểm B trong điện trường, nó

thu được một năng lượng W = 0,2 (mJ) Tính hiệu điện thế giữa hai điểm A, B.

ĐS: U = 200 (V).

Bài 7: Hai điện tích điểm q1 = 0,5 (nC) và q2 = - 0,5 (nC) đặt tại hai điểm A, B cách nhau 6(cm) trong không khí Tính cường độ điện trường tại trung điểm của AB.

ĐS: E = 10000 (V/m).

Bài 8: Hai điện tích điểm q1 = 0,5 (nC) và q2 = - 0,5 (nC) đặt tại hai điểm A, B cách nhau 6(cm) trong không khí Tính độ điện trường tại điểm M nằm trên trung trực của

AB, cách trung điểm của AB một khoảng l = 4 (cm).

ĐS: E = 2160 (V/m).

Bài 9: Một điện tích q = 10-7 (C) đặt tại điểm M trong điện trường của một điện tích điểm Q, chịu tác dụng của lực F = 3.10-3 (N) Cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra tại điểm M có độ lớn bằng bao nhiêu.

Bài 11: Hai điện tích điểm q1 = 2.10-2 (µC) và q2 = - 2.10-2 (µC) đặt tại hai điểm A và

B cách nhau một đoạn a = 30 (cm) trong không khí Tính cường độ điện trường tại điểm

M cách đều A và B một khoảng bằng a

ĐS: EM = 2000 (V/m).