Các chủ đề và bài tập tự chọn vật lý 11

Lực điện trường - điện trường của một điện tích điểm.. Bài toán liên quan giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế.. 35 DẠNG 2: TỪ TRƯỜNG CỦA DÕNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG

CÁC CHỦ ĐỀ BÀI TẬP TỰ CHỌN, TĂNG TIẾT VÀ KIỂM TRA

MỤC LỤC

CHỦ ĐỀ 1: ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƯỜNG 5

A TÓM TẮT LÍ THUYẾT 5

B CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 5

DẠNG 1: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG 5

1 Tương tác giữa hai điện tích điểm 5

2 Tương tác giữa nhiều điện tích - các lực cùng phương 7

3 Tương tác giữa nhiều điện tích - các lực khác phương 7

4 Khảo sát sự cân bằng của một điện tích 10

DẠNG 2: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH 11

Phương pháp giải: 11

DẠNG 3: ĐIỆN TRƯỜNG - CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG 13

1 Lực điện trường - điện trường của một điện tích điểm 13

2 Điện trường của nhiều điện tích điểm - nguyên lý chồng chất điện 14

3 Điện tích cân bằng trong điện trường 16

4 Điện trường triệt tiêu 17

DẠNG 4: CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ 18

1 Lực thế và không thế và đặc điểm của chúng 18

a Đặc điểm lực thế 18

b Đặc điểm lực không thế 18

2 Công của lực điện 18

3 Điện thế 18

a Điện thế tại một điểm trong điện trường 18

b Điện thế tại một điểm gây ra bởi một điện tích 19

c Điện thế tại một điểm do nhiều điện tích gây ra 19

4 Hiệu điện thế 19

a Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường 19

b Mối liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường 19

5 Bài toán tính điện thế Hiệu điện thế Công của lực điện trường 19

6 Bài toán liên quan giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế 21

7 Chuyển động của điện tích trong điện trường 23

DẠNG 5: TỤ ĐIỆN 27

1 Bài toán liên quan đến điện dung của tụ điện 27

2 Ghép tụ điện 27

a Ghép các tụ điện chưa tích điện trước 27

b Ghép các tụ điện đã tích điện Sự chuyển dịch điện tích 28

3 Hiệu điện thế giới hạn của bộ tụ ghép 28

4 Năng lượng của tụ điện 28

DẠNG 6: NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TRƯỜNG 28

CHỦ ĐỀ 2: DÕNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI 28

A TÓM TẮT LÍ THUYẾT 28

B CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 28

DẠNG 1: DÕNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI NGUỒN ĐIỆN 28

1 28

2 28

DẠNG 2: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐIỆN NĂNG CÔNG SUẤT ĐIỆN 29

1 Điện năng 29

2 Công suất 29

3 Cực trị công suất 29

DẠNG 3: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐỊNH LUẬT ÔM CHO CÁC LOẠI ĐOẠN MẠCH 29

1 29

2 29

3 29

DẠNG 4: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐỊNH LUẬT ÔM CHO TOÀN MẠCH 29

1 29

2 29

3 29

DẠNG 5: BÀI TOÁN LIÊN QUAN MẮC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ 29

1 29

2 29

3 29

DẠNG 6: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN ĐIỆN TRỞ CỦA VẬT DẪN 30

1 Điện trở của vật dẫn 30

2 Sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ 30

3 Tính điện trở tương đương 30

4 Mạch cầu điện trở cân bằng 30

5 Mạch cầu điện trở không cân bằng 30

DẠNG 7: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN MẠCH NỐI TẮT, NỐI TỤ 31

1 31

2 31

3 31

DẠNG 8: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN CÁCH MẮC BÓNG ĐÈN CÁCH MẮC NGUỒN 33 1 Dùng một nguồn để thắp sáng nhiêu đèn 33

a Cho biết trước N, tìm cách mắc để đèn sáng bình thường 33

b Tìm số đèn tối đa Nmax được thắp sáng bởi một nguồn và công suất cực đại Pmax 33

c Tìm các cách mắc đèn và tìm số đèn 33

2 Dùng nhiều nguồn để thắp sáng một bóng đèn 34

a Cho biết N nguồn tìm các cách mắc để đèn sáng bình thường 34

b Tìm các cách mắc nguồn có thể để đèn sáng bình thường 34

c Tìm số nguồn ít nhất Nmin để thắp sáng một đèn 34

3 Dùng nhiều nguồn để thắp sáng nhiều đèn 34

CHỦ ĐỀ 3: DÕNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 34

A TÓM TẮT LÍ THUYẾT 34

B CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 34

DẠNG 1: DÕNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI 35

1 35

2 35

DẠNG 2: DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN 35

1 Bình điện phân có cực dương tan 35

2 Bình điện phân có cực dương không tan 35

DẠNG 3: DÕNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG 35

1 35

2 35

DẠNG 4: DÕNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG 35

DẠNG 5: DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ 35

1 35

2 35

DẠNG 6: DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN 35

1 35

2 35

CHỦ ĐỀ 4: TỪ TRƯỜNG 35

A TÓM TẮT LÍ THUYẾT 35

B CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 35

DẠNG 1: LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN ĐOẠN DÂY MANG ĐIỆN 35

1 35

2 35

DẠNG 2: TỪ TRƯỜNG CỦA DÕNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐƠN GIẢN 35

1 35

2 35

DẠNG 3: TỪ TRƯỜNG CỦA DÕNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT ĐỊNH LUẬT BIOXAVA - LAPLACE 35

1 35

2 35

DẠNG 4: TƯƠNG TÁC GIỮA HAI DÕNG ĐIỆN THẲNG SONG SONG 35

1 35

2 35

DẠNG 5: LỰC LORENXO 35

CHỦ ĐỀ 5: CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 36

A TÓM TẮT LÍ THUYẾT 36

B CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 36

DẠNG 1: LỰC TỪ TÁC DỤNG LÊN ĐOẠN DÂY MANG DÕNG ĐIỆN 36

1 36

2 36

DẠNG 2: TỪ TRƯỜNG CỦA DÕNG ĐIỆN CHẠY TRONG DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT 36

1 36

CHỦ ĐỀ 6: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 36

A TÓM TẮT LÍ THUYẾT 36

B CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 36

DẠNG 1: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN HIỆN TƯỢNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG 36

1 36

2 36

DẠNG 2: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ TOÀN PHẦN 36

CHỦ ĐỀ 7: MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC 36

A TÓM TẮT LÍ THUYẾT 36

B CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI 36

DẠNG 1: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN LĂNG KÍNH 36

1 36

2 36

DẠNG 2: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN THẤU KÍNH MỎNG 36

DẠNG 3: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN MẮT, CÁC TẬT CỦA MẮT 36

DẠNG 4: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN KÍNH LÚP 36

DẠNG 5: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN KÍNH HIỂN VI 36

DẠNG 6: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN KÍNH THIÊN VĂN 36

CHỦ ĐỀ 1: ĐIỆN TÍCH - ĐIỆN TRƯỜNG

A TÓM TẮT LÍ THUYẾT

B CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

DẠNG 1: BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG

1 Tương tác giữa hai điện tích điểm

a Tính lực tương tác tĩnh điện giữa hai quả cầu ?

b Nếu q1= 2.10-8 C và q2 = 4,5.10-8 C để lực tĩnh điện không đổi thì khoảng cách giữa hai quả cầu là bao nhiêu ?

Ví dụ 3: Có hai quả cầu nhỏ trung hòa về điện đặt trong môi trường không khí, cách nhau 40

cm Giả sử có 4.1012 electron di chuyển từ quả cầu này sang quả cầu kia Hỏi khi đó hai quả cầu hút hay đẩy nhau ? Tính độ lớn lực tương tác đó ? điện tích của electron là e = -1,6.10-19 C

Giải

Khi electron di chuyển từ quả cầu này sang quả cầu kia thì một quả cầu thiếu electron nên nhiễm điện dương, quả còn lại thừa electron nên nhiễm điện âm Do đó hai quả cầu tích điện trái dấu nên chúng hút nhau

Lực tương tác giữa chúng được xác định theo định luật Cu-lông:

Ví dụ 4: Hai vật nhỏ mang điện tích đặt trong không khí cách nhau một khoảng r = 1 m và đẩy

nhau một lực 1,8 N Tổng điện tích của chúng là 3.10-5 C Tính điện tích mỗi vật ?

5 2

bằng một lực 0,4 N Xác định độ lớn của mỗi điện tích Biết rằng độ lớn điện tích q2 lớn gấp 4 lần độ lớn điện tích q1 ?

a Xác định hằng số điện môi của rượu ?

b Phải thay đổi khoảng cách giữa chúng như thế nào để lực tương tác giữa chúng trong rượu vẫn bằng trong chân không ?

ĐS: a  27; b r = 5,77 cm

Bài 3: Hai điện tích có độ lớn bằng nhau đặt trong không khí cách nhau r = 12 cm thì lực tương

tác giữa chúng là F = 10 N Nếu nhúng chúng vào dầu và đưa chúng cách nhau 8 cm thì lực tương tác giữa chúng vẫn là F’ = 10 N

a Xác định độ lớn của hai điện tích đó

b Xác định hằng số điện môi của dầu

ĐS: a 4.10-6

C; b  2, 25

Bài 4: Hai quả cầu nhỏ giống nhau mang điện tích q1 và q2 đặt trong chân không cách nhau một khoảng r = 2 cm Lực đẩy giữa chúng là 2,7.10-4 N Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau rồi đưa chúng về vị trí cũ thì chúng đẩy nhau bằng một lực 3,6.10-4 N Tìm q1 và q2 ?

ĐS: 2.10-9

C; 6.10-9 C hoặc -2.10-9 C; -6.10-9 C

Bài 5: Electron trong nguyên tử Hidro chuyển động tròn quanh hạt nhân theo quĩ đạo có bán

kính r = 0,53 A0 Cho biết điện tích của electron là -1,6.10-19 C, khối lượng của electron là 9,1.10-31 kg và điện tích hạt nhân nguyên tử Hidro là 1,6.10-19 C

a Tính độ lớn lực hướng tâm đặt lên electron

b Tính vận tốc và tần số chuyển động của elctron

ĐS: a 8,2.10-8

N; 21,8.105 m/s b 6,56.1015 Hz

2 Tương tác giữa nhiều điện tích - các lực cùng phương

= 6 cm Xác định lực tác dụng lên điện tích q3 = 6.10-7 C đặt tại điểm M trong các trường hợp sau:

 Vẽ hình xác định phương, chiều các véc tơ lực

q q

F k 23, 04.10 NBC

Ví dụ 2: Người ta đặt 3 điện tích q1 = 8.10-9 C, q2 = q3 = -8.10-9 C tại ba đỉnh của tam giác đều ABC cạnh a = 6 cm trong không khí Xác định lực tác dụng lên q0 = 6.10-9 C đặt ở tâm O của tam giác ?

ĐS: F3 đặt tại C, phương song song AB, chiều AB, F3 = 45.10-3 N

Bài 2: Ba điện tích điểm q1 = q2 = q3 = q = 1,6.10-19 C đặt trong không khí tại ba đỉnh của tam giác đều ABC, cạnh a = 16 cm Xác định véc tơ lực tác dụng lên q3 ?

ĐS: F3 đặt tại C, phương  AB, chiều ra xa AB, F3 = 15,6.10-27 N

Bài 3: Ba điện tích điểm q1 = 27.10-8 C, q2 = 64.10-8 C, q3 = -10-8 C đặt trong không khí tại ba đỉnh của tam giác ABC vuông tại C Cho AC = 30 cm, BC = 40 cm Xác định véc tơ lực tác dụng lên q3 ?

ĐS: F3 đặt tại C hướng đến O (trung điểm của AB), F = 45.10-4 N

Bài 4: Tại ba đỉnh của tam giác đều ABC, cạnh a = 6 cm trong không khí có ba điện tích điểm

q1 = 6.10-9 C, q2 = q3 = -8.10-9 C Xác định lực tác dụng lên q0 = 8.10-9 C tại tâm tam giác

4 Khảo sát sự cân bằng của một điện tích

 Sử dụng các tính chất, định lí hình học tam giác, quy tắc cộng véc tơ để khử dấu vecto

 Có thể sử dụng phương pháp hình chiếu (tuy nhiên phương pháp này thường lâu hơn)

Ví dụ 1: Hai điện tích q1 = 2.10-8 C, q2 = -8.10-8 C đặt tại A, B trong không khí AB = 8 cm Một điện tích q3 đặt tại C Hỏi C ở đâu để q3 nằm cân bằng

Giải

Điều kiện cân bằng của q3 là:  F3 F13F23  0 F13 F23

Vậy C phải nằm trên đường thẳng AB, ngoài khoảng AB

Ví dụ 2: Một quả cầu nhỏ bằng kim loại có khối lượng m = 1 g mang điện tích q dương, được

treo vào sợi dây mảnh cách điện Quả cầu nằm cân bằng trong một điện trường đều có phương nằm ngang, có cường độ điện trường E = 2000 V/m Khi đó dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 600

Hỏi lực căng sợi dây và điện tích quả cầu bằng bao nhiêu ? Lấy g = 10 m/s2

cm Khi cân bằng vị trí các dây treo có dạng như hình vẽ Hỏi để đưa các dây treo về vị trí thẳng đứng người ta phải dùng một điện trường đều có hướng như thế nào và độ lớn bao nhiêu

ĐS: Hương sang phải; E = 4,5.104

V/m

Bài 2: Hai quả cầu nhỏ cùng khối lượng m = 0,6 g được treo trong không khí bằng hai sợi dây

nhẹ cùng chiều dài l = 50 cm vào cùng một điểm Khi hai quả cầu nhiễm điện giống nhau, thì chúng đẩy nhau và cách nhau một đoạn r = 6 cm Tính điện tích mỗi quả cầu Lấy g = 10 m/s2

Bài 4: Hai quả cầu nhỏ cùng khối lượng m = 10 g được treo trong không khí bằng hai sợi dây

nhẹ cùng chiều dài l = 30 cm vào cùng một điểm Giữ quả cầu thứ nhất theo phương thẳng đứng, dây treo quả cầu thứ hai sẽ lệch một góc 0

5 2

5 2

Ví dụ 2: Hai quả cầu nhỏ có tổng điện tích là 2.10-7(C) đặt cách nhau 3(cm) trong chân không thì hút nhau một lực là 2,4(N) Tìm q1, q2

7 2

7 2

Do 2 điện tích đẩy nhau nênq q1 2 0 thì q q1 2 1, 2.1017

Sau khi tiếp xúc: / / 1 2

ra Hỏi điện tích của mỗi quả cầu sau khi chạm ?

ĐS: 1,5C

Bài 2: Hai quả cầu nhỏ bằng kim loại giống hệt nhau, mang điện tích q1 và q2 đặt cách nhau 10 (cm) trong không khí thì chúng hút nhau bằng một lực F1 = 4,5(N) Cho chúng tiếp xúc nhau rồi tách ra để cách nhau 20(cm) trong không khí thì chúng đẩy nhau bằng một lực F2 = 0,9(N) Tính q1 và q2

ĐS: q1 = 5.10-6 C, q2 = -10-6 C hoặc q1 = -10-6 C, q2 = 5.10-6 C

q1 = -5.10-6 C, q2 = 10-6 C hoặc q1 = 10-6 C, q2 = -5.10-6 C

Ví dụ 3: Hai hạt bụi trong không khí cách nhau một đoạn r = 3 cm, mỗi hạt mang điện tích q =

-6.10-13 C

a Tính lực tĩnh điện giữa hai hạt

b Tính số electron dư trong mỗi hạt bụi, biết điện tích mỗi electron là e = 1,6.10-19 C ĐS: a 9,216.10-12

a Tính độ lớn lực hướng tâm đặt lên electron

b Tính vận tốc và tần số chuyển động của electron

ĐS: a F = 9.10-8

N b v = 2,2.106m/s; f = 0,7.1016 Hz

DẠNG 3: ĐIỆN TRƯỜNG - CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG

1 Lực điện trường - điện trường của một điện tích điểm

Phương pháp giải

 Lực điện trường tác dụng lên một điện tích điểm:  F qE

 Cường độ điện trường tạo bởi một điện tích điểm: EM k Q2

r



Ví dụ 1: Một điện tích điểm q được đặt trong điện môi đồng tính, vô hạn Tại một điểm M cách

q một đoạn 0,4 m, điện trường có cường độ 9.105 V/m và hướng về điện tích q Hỏi độ lớn và dấu của q Biết rằng hằng số điện môi của môi trường là  2, 5

Theo giả thiết, tại M thì EM đang hướng về điện tích q, nên q < 0   q 4.10 C5

Ví dụ 2: Cường độ điện trường của một điện tích điểm q gây ra tại A là 36 V/m và tại B là 9

V/m Hỏi cường độ điện trường tại điểm M là trung điểm của AB có giá trị bằng bao nhiêu Biết A, B cùng nằm trên một đương sức điện

a Tính giá trị của cường độ điện trường tại điểm cách tâm quả cầu một đoạn R = 10 cm

b Xác định lực điện tác dụng lên điện tích điểm q = -10-7

C đặt tại nơi khảo sát ở câu a ĐS: a 9.106

V/m b 0,9 N

Bài 2: Một điện tích q = 5.10-9 C được đặt trong điện trường của một điện tích Q, cách Q một đoạn r = 10 cm, chịu tác dụng của một lực F = 4,5.10-4

N Tính cường độ điện trường do Q gây nên ở nơi đặt q và tính độ lớn của Q ?

ĐS: 9.104

V/m ; Q 107 C

Bài 3: Điện tích điểm q = -3.10-6 C đặt tại điểm mà ở đó điện trường có phương thẳng đứng, chiều từ trên hướng xuống dưới và có cường độ E = 12.103 V/m Hỏi phương, chiều và độ lớn của lực điện tác dụng lên điện tích q ?

Ví dụ 1: Tại ba đỉnh của một tam giác đều cạnh a = 3 cm trong không khí, người ta lần lượt đặt

ba điện tích điểm q1 = q2 = -2.10-10 C và q3 = 2.10-10 C Xác định độ lớn của cường độ điện trường tại tâm O của tam giác

a Điểm O là trung điểm của AB

b Điểm C nằm trên AB, ngoài A và cách A một đoạn bằng a

c Điểm N cách đều A và B một đoạn a/2 và nằm trên trung trực của AB

a Điểm H là trung điểm của AB

b Điểm M cách A 1 cm, cách B 3 cm

c Điểm N hợp với A, B thành một tam giác đều

ĐS: a 72.103

V/m b 32.103 V/m c 9.103 V/m

Bài 4: Giải lại bài 3 với q1 = q2 = 4.10-10 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau một đoạn a = 2

cm trong không khí Xác định véc tơ cường độ điện trường do hai điện tích gây ra tại:

a Điểm H là trung điểm của AB

b Điểm M cách A 1 cm, cách B 3 cm

c Điểm N hợp với A, B thành một tam giác đều

ĐS: a 0 V/m b 40.103

V/m c 15,6.103 V/m

Bài 5: Hai điện tích q1 = 8.10-8 C, q2 = -8.10-8 C đặt tại A và B trong không khí Biết AB = 4

cm Tìm vec tơ cường độ điện trường tại C trên trung trực của AB, cách AB 2 cm, suy ra lực tác dụng lên q = 2.10-9 C đặt tại C

ĐS: E//AB, hướng từ A đến B, 5

E9 2.10 V/m, F = 25,4.10-4 N

Bài 6: Hai điện tích q1 = -10-8 C, q2 = 10-8 C đặt tại A và B trong không khí Biết AB = 6 cm Tìm vec tơ cường độ điện trường tại C trên trung trực của AB, cách AB 4 cm, suy ra lực tác dụng lên q = 2.10-9 C đặt tại C

ĐS: E//AB, hướng từ B đến A, E = 0,432.105

V/m

Bài 7: Tại ba đỉnh của một tam giác ABC vuông tại A có cạnh a = 50 cm, b = 40 cm, c = 30 cm

Ta đặt các điện tích q1 = q2 = q3 = 10-9 C Xác định cường độ điện trường E tại H là chân đường cao kẻ từ A

ĐS: 246 V/m

Bài 8: Hai điện tích q1 = q > 0 và q2 = -q đặt tại A và B trong không khí Cho AB = 2a

a Xác định cường độ điện trường EM tại M trên trung trực của AB, cách AB đoạn h

b Xác định h để EM đạt cực đại Tính giá trị cực đại này

 Sử dụng các tính chất, định lí hình học tam giác, quy tắc cộng véc tơ để khử dấu vecto

 Có thể sử dụng phương pháp hình chiếu (tuy nhiên phương pháp này thường lâu hơn)

 Các lực Fi có cả lực điện trường và các lực như trọng lực, lực căng dây

Ví dụ 1: Một quả cầu nhỏ bằng kim loại có khối lượng m = 1 g mang điện tích q dương, được

treo vào sợi dây mảnh cách điện Quả cầu nằm cân bằng trong một điện trường đều có phương nằm ngang, có cường độ điện trường E = 2000 V/m Khi đó dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 600

Hỏi lực căng sợi dây và điện tích quả cầu bằng bao nhiêu ? Lấy g = 10 m/s2

Bài 1: Hai quả cầu nhỏ A và B mang điện tích lần lượt là q1 = -2.10-9 C và q2 = 2.10-9 C được treo ở hai đầu sợi dây mảnh cách điện dài bằng nhau Hai điểm treo dây M và N cách nhau 2

cm Khi cân bằng vị trí các dây treo có dạng như hình vẽ Hỏi để đưa các dây treo về vị trí thẳng đứng người ta phải dùng một điện trường đều có hướng như thế nào và độ lớn bao nhiêu

ĐS: Hướng sang phải; E = 4,5.104

V/m

Bài 2: Hai quả cầu nhỏ cùng khối lượng m = 10 g được treo trong không khí bằng hai sợi dây

nhẹ cùng chiều dài l = 30 cm vào cùng một điểm Giữ quả cầu thứ nhất theo phương thẳng đứng, dây treo quả cầu thứ hai sẽ lệch một góc 0

 Tại điểm mà điện trường triệt tiêu thì ta có: EME1E2 E n 0

 Nắm vững các cách giải phương trình trên (đã giới thiệu)

Ví dụ 1: Hai điện tích q1 = 2.10-8 C, q2 = -8.10-8 C đặt tại A, B trong không khí AB = 8 cm Một điện tích q3 đặt tại C Hỏi C ở đâu để q3 nằm cân bằng

Giải

Điều kiện cân bằng của q3 là:  F3 F13F23  0 F13 F23

Vậy C phải nằm trên đường thẳng AB, ngoài khoảng AB

BÀI TẬP TỰ LUYỆN Bài 1: Cho hai điện tích q1 = -4.10-8 C và q2 = 16.10-8 C đặt tại A và B trong không khí Cho biết AB = 10 cm Tìm điểm M tại đó cường độ điện trường bằng không

Bài 4: Cho hình chữ nhật ABCD, cạnh AD = a = 3 cm, AB = b = 4 cm Tại A, B, C đặt các

điện tích q1, q2 = -12,5.10-6 C và q3 Biết ED = 0 Tìm q1 và q3 ?

ĐS: q1 = 2,7.10-6 C và q3 = 6,4.10-6 C

DẠNG 4: CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ

1 Lực thế và không thế và đặc điểm của chúng

a Đặc điểm lực thế

 Các lực thế (như lực điện trường, trọng lực, lực đàn hồi ) có đặc điểm là công của chúng không phụ thuộc hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vị trí điểm đầu và điểm cuối

 Các lực thế thì cơ năng là đại lượng được bảo toàn

 Các lực thế có độ giảm thế năng bằng công của lực thế:

 Công thức tính công của một lực bất kỳ:  AF.s.cos F, s 

 Công của lực điện khi làm điện tích q di chuyển trong điện trường đều trong khoảng cách d giữa hai bản của tụ điện:

 Vận dụng các đặc điểm của các loại lực thế, lực không thế

 Công của lực điện và độ giảm thế năng của điện tích:  WMWNAluc the

 Trong đó: WM và WN là thế năng của điện tích tại điểm M và N

 Đối với một điện tích q > 0 đặt tại điểm M trong điện trường đều thì công của lực điện được xác định d M âm

â ban

V 0 M

M

AV

M, N là hai điểm nằm trên cùng một đường sức

5 Bài toán tính điện thế Hiệu điện thế Công của lực điện trường

Ví dụ 1: Tại A, B trong không khí, AB = 8 cm, người ta đặt lần lượt hai điện tích q1 = 10-8 C và

q2 = -10-8 C

a Tính điện thế tại O là trung điểm của AB

b Tính điện thế tại điểm M biết AMAB và MA = 6 cm

c Tính công của lực điện trường khi điện tích q = -10-9 C di chuyển từ O đến M theo quỹ đạo là một nữa đường tròn đường kính OM

Ví dụ 2: Có ba điện tích điểm q1 = 15.10-9 C, q2 = -12.10-9 C và q3 = 7.10-9 C đặt tại ba đỉnh tam giác đều ABC có cạnh a = 10 cm Tính:

a Điện thế tại tâm O của tam giác

b Điện thế tại điểm H (AH là đường cao)

c Công của lực điện trường khi làm electron di chuyển từ O đến H

d Công cần thiết để eletron chuyển động từ O đến H

c Công của lực điện trường: Electron di chuyển trong vùng điện trường của ba điện tích q1, q2,

q3 có công không phụ thuộc vào hình dạng đường đi, và bằng độ giảm thế năng điện tích tại điểm đầu và điểm cuối:

A q(V V ) 1, 6.10 (1558,8 658,8) 1440.10 (J)

d Công cần thiết để electron di chuyển từ O đến H:

Vì công của lực điện trường trên đoạn OH là A < 0, công cản Nên công cần thiết để electron di chuyển từ O đến H là: A’ = -A = 1440.10-19 J

BÀI TẬP TỰ LUYỆN Bài 1: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường là UMN = 100 V

a Tính công của lực điện trường khi một eletron di chuyển từ M đến N

b Tính công cần thiết để di chuyển electron từ M đến N

http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 21

a Tính điện thế tại một điểm trên quỹ đạo electron

b Khi electron chuyển động, điện trường của hạt nhân có sinh ra công không ? Tại sao? ĐS: a 28,8 V b Không

Bài 6: Hai điện tích q1 = 5.10-6 C và q2 = 2.10-6 C đặt tại hai đỉnh A, D của hình chữ nhật ABCD, AB = a = 30 cm, AD = b = 40 cm Tính:

Bài 8: Hai điện tích điểm q1 = 3.10-8 C và q2 = -5.10-8 C đặt tại A và B trong không khí, AB = 8

cm Tìm những điểm có điện thế bằng không:

a Trên AB

b Trên đường vuông góc với AB tại A

ĐS: a Tại M: MA = 3 cm, MB = 5 cm hoặc tại N: NA = 12 cm, NB = 20 cm

   (M, N phải nằm trên cùng một đường sức)

Ví dụ 1: Cho ba bản kim loại phẳng A, B C đặt song song như hình vẽ, biết d1 = 5 cm, d2 = 8

cm Các bản được tích điện và điện trường giữa các bản là đều, có chiều như hình vẽ với độ lớn

E1 = 4.104 V/m, E2 = 5.104 V/m Chọn gốc điện thế tại bản A Tìm điện thế VB, VC của hai bản

http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 22

Bài 2: Ba điểm A, B, C tạo thành tam giác vuông tại C AC = 4 cm, BC = 3 cm và nằm trong

điện trường đều Véc tơ cường độ điện trường E song song với AC, hướng từ A đến C và có

    V hoặc ta tính theo cách khác: UAB E.AB.cos 200

b Công của lực điện khi electron di chuyển từ A đến B là:

5 cm Hiệu điện thế giữa hai tấm kim loại đó là 50 V Tính cường độ điện trường giữa hai tấm kim loại đó