Hằng số điện môi của một môi trường cho biết lực tương tác giữa các điện tích trong môi trường đó nhỏ hơn so với khi chúng đặt trong chân không bao nhiêu lần.. Hằng số điện môi có thể n[r]
Trang 1GV Kiều Thanh Bắc ĐT 0979132309 Trường THPT Lương Phú
I KIẾN THỨC
1 Điện tích Điện tích điểm Tương tác điện
Nêu các khái niệm điện tích, điện tích điểm, tương tác điện
+ Vật bị nhiễm điện gọi là vật mang điện, vật tích điện hay là một điện tích Vật nhiễm điện (vật mang điện, tích điện) là vật có khả năng hút được các vật nhẹ
Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét
+ Tương tác điện: Có hai loại điện tích là điện tích dương (+) và điện tích âm (-) Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau Sự đẩy hay hút giữa các điện tích đó là sự tương tác điện
2 Định luật Cu-lông
Phát biểu, viết biểu thức định luật Cu-lông
+ Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng
3 Tương giữa các điện tích đặt trong điện môi Hằng số điện môi
Nêu lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi đồng tính Hằng số điện môi
+ Trong môi trường điện môi (môi trường cách điện) đồng tính, lực tương tác giữa các điện tích sẽ yếu đi lần so với trong chân không: F = k 1 2
2
|q q |
r
+ Hằng số được gọi là hằng số điện môi của môi trường cách điện ( 1) Hằng số điện môi là một đặc trưng quan trọng của một môi trường cách điện Nó cho biết, khi đặt điện tích trong chất đó thì lực tác dụng giữa chúng sẽ nhỏ đi bao nhiêu lần so với khi đặt chúng trong chân không
4 Lực tương tác giữa hai điện tích điểm
Vẽ hình và nêu đặc điểm của các véc tơ lực tương tác giữa hai điện tích điểm
Véc tơ lực tương tác giữa hai điện tích điểm có:
Điểm đặt (gốc véc tơ): đặt trên mỗi điện tích;
Phương: trùng với đường thẳng nối hai điện tích;
Chiều: các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, các điện tích khác dấu thì hút nhau;
5 Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện Điện tích nguyên tố
Nêu cấu tạo nguyên tử về phương diện điện Điện tích nguyên tố
+ Nguyên tử có cấu tạo gồm một hạt nhân mang điện tích dương nằm ở trung tâm và các electron mang điện âm chuyển động xung quanh Hạt nhân có cấu tạo gồm hai loại hạt là nơtron không mang điện và prôtôn mang điện dương
Electron có điện tích qe = –1,6.10-19 C, có khối lượng me = 9,1.10-31 kg Prôtôn có điện tích qp = +1,6.10
-19 C, có khối lượng mp = 1,67.10-27 kg Khối lượng của nơtron xấp xĩ bằng khối lượng của prôtôn
Số prôtôn trong hạt nhân bằng số electron quay quanh hạt nhân nên độ lớn của điện tích dương của hạt
CHỦ ĐỀ 1: ĐIỆN TÍCH - TƯƠNG TÁC ĐIỆN – THUYẾT
ELECTRON – BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
Trang 2GV Kiều Thanh Bắc ĐT 0979132309 Trường THPT Lương Phú nhân bằng độ lớn của tổng điện tích âm của các electron và nguyên tử ở trạng thái trung hoà về điện
+ Trong các hiện tượng điện mà ta xét ở chương trình Vật lí THPT thì điện tích của electron và điện tích của prôtôn là điện tích có độ lớn nhỏ nhất có thể có được Vì vậy ta gọi chúng là những điện tích nguyên
tố
6 Thuyết electron về việc giải thích sự nhiễm điện của các vật Định luật bảo toàn điện tích
Nêu thuyết electron và nội dung của thuyết electron về việc giải thích sự nhiễm điện của các vật Nêu định luật bảo toàn điện tích
+ Thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các electron để giải thích các hiện tượng điện và các tính chất điện của các vật được gọi là thuyết electron
+ Nội dung của thuyết electron về việc giải thích sự nhiễm điện của các vật:
Electron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi này đến nơi khác Nguyên tử bị mất electron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương
Một nguyên tử trung hòa có thể nhận thêm electron để trở thành một hạt mang điện âm và được gọi là ion
âm
Một vật nhiễm điện âm khi số electron mà nó chứa lớn hơn số prôtôn Nếu số electron ít hơn số prôtôn thì vật nhiễm điện dương
+ Định luật bảo toàn điện tích: Trong một hệ cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi
- Chất dẫn điện là chất có nhiều điện tích tự do, chất cách điện (điện môi) không có điện tích tự do
CÂU HỎI LÍ THUYẾT
Câu 1 Điện tích điểm là gì?
Câu 2 Phát biểu định luật Cu lông
Câu 3 Lực tương tác giữa các điện tích khi đặt trong một điện môi sẽ lớn hơn hay nhỏ hơn khi đặt trong
chân không?
Câu 4 Hằng số điện môi của một chất cho ta biết điều gì?
Trang 3GV Kiều Thanh Bắc ĐT 0979132309 Trường THPT Lương Phú
MỘT SỐ BÀI TOÁN THƯỜNG GẶP
BÀI TOÁN 1: TÌM CÁC ĐẠI LƯỢNG THƯỜNG GẶP
k
F =>F= K.e2/r2 = 5,76.10-7 N
VD2 Bốn quả cầu kim loại kích thước giống nhau mang điện tích + 2,3μC, -264.10-7C, - 5,9 μC, +
3,6.10-5C Cho 4 quả cầu đồng thời tiếp xúc nhau sau đó tách chúng ra Tìm điện tích mỗi quả cầu?
→r2= k
1 2
q q F
r=6 (cm)
VD4 Hai điện tích điểm cách nhau một khoảng 2cm đẩy nhau một lực 1N Tổng điện tích của hai vật
bằng 5.10-5C Tính điện tích của mỗi vật:
k
=> q1 = 4,6.10-5 C; q2 = 0,4.10-5 C
VD5 Hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau được đặt trong không khí cách nhau 12 cm Lực tương tác
giữa hai điện tích đó bằng 10 N Đặt hai điện tích đó trong dầu và đưa chúng cách nhau 8 cm thì lực tương tác giữa chúng vẫn bằng 10 N Tính độ lớn các điện tích và hằng số điện môi của dầu
HD Khi đặt trong không khí: |q1| = |q2| = 9
2
10.9
Fr
= 4.10-12 C
Khi đặt trong dầu: = 9.109
2 2
1 |
|
Fr
q q
= 2,25
VD6 Hai điện tích q1 và q2 đặt cách nhau 15 cm trong không khí, chúng hút nhau với một lực F = 4 N Biết
q1 + q2 = 3.10-6 C; |q1| < |q2| Xác định loại điện tích của q1 và q2 Vẽ các véc tơ lực tác dụng của điện tích này lên điện tích kia Tính q1 và q2
HD Hai điện tích hút nhau nên chúng trái dấu;
vì q1 + q2 > 0 và |q1| < |q2| nên q1 < 0; q2 > 0
Trang 4GV Kiều Thanh Bắc ĐT 0979132309 Trường THPT Lương Phú Véc tơ lực tương tác điện giữa hai điện tích:
Ta có: F = 9.109
2 2
1 |
|
r
q q
|q1q2| = 9
2
10.9
C q
6 2
6 1
10.6
10.2
C q
6 2
6 1
10.2
10.6
Vì |q1| < |q2| q1 = 2.10-6 C; q2 = - 6.10-6 C
VD7 Hai điện tích q1 và q2 đặt cách nhau 20 cm trong không khí, chúng đẩy nhau với một lực F = 1,8 N
Biết q1 + q2 = - 6.10-6 C và |q1| > |q2| Xác định loại điện tích của q1 và q2 Vẽ các véc tơ lực tác dụng của điện tích này lên điện tích kia Tính q1 và q2
HD Hai điện tích đẩy nhau nên chúng cùng dấu; vì q1 + q2 < 0 nên chúng đều là điện tích âm
Véc tơ lực tương tác điện giữa hai điện tích:
Ta có: F = 9.109
2 2
1 |
|
r
q q
|q1q2| = 9
2
10.9
Fr
= 8.10-12; vì q1 và q2 cùng dấu nên |q1q2| = q1q2 = 8.10-12 (1) và q1 + q2 = - 6.10-6 (2) Từ (1) và (2) ta thấy q1 và q2 là nghiệm của phương trình:
6 1
C q
6 2
6 1
10.4
10.2
C q
6 2
6 1
10.2
10.4
Vì |q1| > |q2| q1 = - 4.10-6 C; q2 = - 2.10-6 C
VD8 Hai điện tích q1 và q2 đặt cách nhau 30 cm trong không khí, chúng hút nhau với một lực F = 1,2 N
Biết q1 + q2 = - 4.10-6 C và |q1| < |q2| Xác định loại điện tích của q1 và q2 Vẽ các véc tơ lực tác dụng của điện tích này lên điện tích kia Tính q1 và q2
HD Hai điện tích hút nhau nên chúng trái dấu; vì q1 + q2 < 0 và |q1| < |q2| nên q1 > 0; q2 < 0
Ta có: F = 9.109
2 2
1 |
|
r
q q
|q1q2| = 9
2
10.9
C q
6 2
6 1
10.6
10.2
C q
6 2
6 1
10.2
10.6
Trang 5GV Kiều Thanh Bắc ĐT 0979132309 Trường THPT Lương Phú
PP: Tính số hạt nguyên tử, phân tử trong khối chất theo công thức N m.NA
M
Tính số hạt prôtn, số e trong nguyên tử, phân tử => điện tích
VÍ DỤ MINH HỌA
VD1 Tính lượng điện tích dương, âm chứa trong 11,2 lít khí hidrô ở đktc
VD2 Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại A và B đặt trong không khí, có điện tích lần lượt là q1 = -
3,2.10-7 C và q2 = 2,4.10-7 C, cách nhau một khoảng 12 cm
Xác định số electron thừa, thiếu ở mỗi quả cầu và lực tương tác điện giữa chúng
HD Số electron thừa ở quả cầu A: N1 = 19
7
10.6,1
10.2,3
10.4,2
VD1 Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại A và B đặt trong không khí, có điện tích lần lượt là q1 = -
3,2.10-7 C và q2 = 2,4.10-7 C, cách nhau một khoảng 12 cm Cho hai quả cầu tiếp xúc điện với nhau rồi đặt
về chỗ cũ Xác định lực tương tác điện giữa hai quả cầu sau đó
HD Khi cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau rồi tách ra, điện tích của mỗi quả cầu là: q1' = q'2 = q’ = 2
1 |
|
r
q q
= 10-3 N
VD2 Cho hai quả cầu kim loại nhỏ, giống nhau, tích điện và cách nhau 20 cm thì chúng hút nhau một lực
bằng 1,2 N Cho chúng tiếp xúc với nhau rồi tách chúng ra đến khoảng cách như cũ thì chúng đẩy nhau với lực đẩy bằng lực hút Tính điện tích lúc đầu của mỗi quả cầu
HD Hai quả cầu hút nhau nên chúng tích điện trái dấu
Vì điện tích trái dấu nên:
|q1q2| = - q1q2 = 9
2
10.9
Fr
= 10 123
16
q1q2 = - 12
10.3
Fr
= 10 129
48
10.3
(2)
Từ (1) và (2) ta thấy q1 và q2 là nghiệm của các phương trình:
3x2 192 10-6x - 16.10-12 = 0
Trang 6GV Kiều Thanh Bắc ĐT 0979132309 Trường THPT Lương Phú
6 1
10.58
6 1
10.58,5
10.96,0
x
x
Kết quả:
C q
6 2
6 1
C q
6 2
6 1
10.96,0
10.58,5
C q
6 2
6 1
C q
6 2
6 1
10.96,0
10.58,5
BÀI TOÁN 5: TƯƠNG TÁC HỆ NHIỀU ĐIỆN - HỢP LỰC TÁC DỤNG
PP : Lực tác dụng lên một điện tích là hợp lực cùa các lực tác dụng lên điện tích đó tạo bởi các điện tích còn lại
- Xác định phương, chiều, độ lớn của từng lực, vẽ các vectơ lực
1 |
|
AC
q q
VD2 Tại hai điểm A và B cách nhau 20 cm trong không khí, đặt hai điện tích q1 = -3.10
-6C, q2 = 8.10-6C Xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích q3 = 2.10-6C đặt tại C Biết AC = 12 cm,
= 3,75 N;
F2 = 9.109
2 3
2 |
|
BC
q q
= 5,625 N
Trang 7GV Kiều Thanh Bắc ĐT 0979132309 Trường THPT Lương Phú Lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3 là: F =
BÀI TOÁN 6: ĐIỆN TÍCH CHỊU LỰC TÁC DỤNG CÂN BẰNG
PP: Khi khảo sát điều kiện cân bằng của một điện tích ta thường gặp hai trường hợp:
Trường hợp có thêm lực cơ học (trọng lực, lực căng dây, …)
- Xác định đầy đủ phương, chiều, độ lớn của tất cả các lực tác dụng lên vật mang điện mà ta xét
- Tìm hợp lực của các lực cơ học và hợp lực của các lực điện
- Dùng điều kiện cân bằng: 0
VD1 Có hai điện tích điểm q và 4q đặt cách nhau một khoảng r Cần đặt điện tích thứ ba Q ở đâu và có
dấu như thế nào để để hệ ba điện tích nằm cân bằng? Xét hai trường hợp:
a) Hai điện tích q và 4q được giữ cố định
b) hai điện tích q và 4q để tự do
HD a) Trường hợp các điện tích q và 4q được giữ cố định: vì q và 4q cùng dấu nên để cặp lực do q và 4q
tác dụng lên q là cặp lực trực đối thì Q phải nằm trên đoạn thẳng nối điểm đặt q và 4q Gọi x là khoảng cách từ q đến Q ta có: 9.109
|4
|
x r
; với q có độ lớn và dấu tùy ý
b) Trường hợp các điện tích q và 4q để tự do: ngoài điều kiện về khoảng cách như ở câu a thì cần có thêm các điều kiện: cặp lực do Q và 4q tác dụng lên q phải là cặp lực trực đối, đồng thời cặp lực do q và Q tác dụng lên 4q cũng là cặp lực trực đối Để thỏa mãn các điều kiện đó thì Q phải trái dấu với q và:
Trang 8GV Kiều Thanh Bắc ĐT 0979132309 Trường THPT Lương Phú 9.109 2
|
r
q q
Q = -
9
4q
VD2 Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại, có khối lượng 5 g, được treo vào cùng một điểm O bằng
hai sợi dây không dãn, dài 10 cm Hai quả cầu tiếp xúc với nhau Tích điện cho một quả cầu thì thấy hai quả cầu đẩy nhau cho đến khi hai dây treo hợp với nhau một góc 600 Tính điện tích đã truyền cho quả cầu Lấy g = 10 m/s2
HD Khi truyền cho một quả cầu điện tích q thì do tiếp xúc, mỗi quả cầu sẽ nhiễm điện tích
q
2
2
9 410.9
10.9
)2(tan
mgl
= 4.10-7 C
VD3 Hai quả cầu nhỏ có cùng khối lượng m, cùng điện tích q, được treo trong không khí vào cùng một
điểm O bằng hai sợi dây mãnh (khối lượng không đáng kể) cách điện, không co dãn, cùng chiều dài l Do lực đẩy tĩnh điện chúng cách nhau một khoảng r (r << l)
Tính điện tích của mỗi quả cầu Biết m = 1,2 g; l = 1 m; r = 6 cm Lấy g = 10 m/s2
HD Ở vị trí cân bằng mỗi quả cầu sẽ chịu tác dụng của 3 lực: trọng lực
kq
2 2
= 2 2
Trang 9GV Kiều Thanh Bắc ĐT 0979132309 Trường THPT Lương Phú
III ĐỀ TRĂC NGHIỆM TỔNG HỢP
Bài 1: Điện tích – Định luật Cu_lông Mức độ 1
Câu 1 Điện tích điểm là
A vật có kích thước rất nhỏ B điện tích coi như tập trung tại một điểm
C vật chứa rất ít điện tích D điểm phát ra điện tích
Câu 2 Hai điện tích điểm q1 và q2 đặt cách nhau một khoảng r trong chân không thì lực tương tác giữa hai điện tích được xác định bởi biểu thức nào sau đây?
Câu 3 Lực tương tác giữa hai điện tích điểm
A tỉ lệ thuận với tổng hai điện tích
B tỉ lệ thuận với tích hai điện tích
C tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai điện tích
D tỉ lệ thuận với bình phương khoảng cách giữa hai điện tích
Câu 4 Độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên không phụ thuộc yếu tố nào?
C Khoảng cách giữa 2 điện tích D Độ lớn điện tích
Câu 5 Điện môi là
A môi trường không dẫn điện B môi trường không cách điện
C môi trường bất kì D môi trường dẫn điện tốt
Câu 6 Hai chất điểm mang điện tích khi đặt gần nhau chúng đẩy nhau thì có thể kết luận:
A chúng đều là điện tích dương B chúng đều là điện tích âm
C chúng trái dấu nhau D chúng cùng dấu nhau
Câu 7 Về sự tương tác điện, trong các nhận định dưới đây, nhận định sai là
A Các điện tích cùng loại thì đẩy nhau
B Các điện tích khác loại thì hút nhau
C Hai thanh nhựa giống nhau, sau khi cọ xát với len dạ, nếu đưa lại gần thì chúng sẽ hút nhau
D Hai thanh thủy tinh sau khi cọ xát vào lụa, nếu đưa lại gần nhau thì chúng sẽ đẩy nhau
Trang 10GV Kiều Thanh Bắc ĐT 0979132309 Trường THPT Lương Phú
A.q10 và q2 0. B.q1 0 và q2 0. C q q1 20. D q q1 2 0
Câu 9 Sẽ không có ý nghĩa khi ta nói về hằng số điện môi của
A hắc ín (nhựa đường). B nhựa trong C thủy tinh D nhôm
Lời giải
Điện môi là môi trường cách điện, hằng số điện môi dùng để nói về môi trường cách điện, ở đây nhôm là chất dẫn điện nên không có ý nghĩa về hằng số điện môi
Câu 10 Nhận xét không đúng về điện môi là:
A Điện môi là môi trường cách điện
B Hằng số điện môi của chân không bằng 1
C Hằng số điện môi của một môi trường cho biết lực tương tác giữa các điện tích trong môi trường đó nhỏ hơn so với khi chúng đặt trong chân không bao nhiêu lần
D Hằng số điện môi có thể nhỏ hơn 1
Lời giải
Hằng số điện môi của các môi trường luôn lớn hơn hoặc bằng 1
Câu 11 Có thể áp dụng định luật Cu – lông để tính lực tương tác trong trường hợp
A tương tác giữa hai thanh thủy tinh nhiễm đặt gần nhau
B tương tác giữa một thanh thủy tinh và một thanh nhựa nhiễm điện đặt gần nhau
C tương tác giữa hai quả cầu nhỏ tích điện đặt xa nhau
D tương tác điện giữa một thanh thủy tinh và một quả cầu lớn
Lời giải
Vì phạm vi áp dụng của ĐL Cu-lông là đối với các điện tích điểm Mà điện tích điểm là những vật tích điện
có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách của chúng Do đó ta chọn đáp án C
Câu 12 Có thể áp dụng định luật Cu – lông cho tương tác nào sau đây?
A Hai điện tích điểm dao động quanh hai vị trí cố định trong một môi trường
B Hai điện tích điểm nằm tại hai vị trí cố định trong một môi trường
C Hai điện tích điểm nằm cố định gần nhau, một trong dầu, một trong nước
D Hai điện tích điểm chuyển động tự do trong cùng môi trường
Câu 13 Cho 2 điện tích có độ lớn không đổi, đặt cách nhau một khoảng không đổi Lực tương tác giữa chúng sẽ lớn nhất khi đặt trong
, q , q , r1 2 không đổi nên Fmax khi min min 1
Câu 14 Cho đồ thị sau:
Trang 11GV Kiều Thanh Bắc ĐT 0979132309 Trường THPT Lương Phú
Hình 4 Hình 3
Hình 2 Hình 1
Đồ thị nào trong hình vẽ biểu diễn sự phụ thuộc của lực tương tác giữa hai điện tích điểm vào khoảng cách giữa chúng
Câu 15 Có bốn vật A,B,C,D kích thước nhỏ, nhiễm điện Biết rằng vật A hút vật B nhưng lại đẩy
C.Vật C hút vật D Khẳng định nào sau đây là không đúng?
A Điện tích của vật A và D trái dấu B Điện tích của vật A và D cùng dấu
C Điện tích của vật B và D cùng dấu D Điện tích của vật A và C cùng dấu
Lời giải
Suy luận ta được A cùng dấu D là sai nên chọn B
Câu 16 Cách biểu diễn lực tương tác giữa hai điện tích đứng yên nào sau đây là sai?
Theo định luật III Niutơn thì độ lớn của hai lực trên sẽ bằng nhau về độ lớn
Câu 18 Đồ thị biểu diễn lực tương tác Culông giữa hai điện tích quan hệ với bình phương khoảng cách giữa hai điện tích là đường:
Trang 12GV Kiều Thanh Bắc ĐT 0979132309 Trường THPT Lương Phú
B A O
Tích điện cho hai quả cầu Lực căng dây OA sẽ thay đổi như thế nào so với lúc chúng chưa tích điện
A T tăng nếu hai quả cầu tích điện trái dấu B T giảm nếu hai quả cầu tích điện cùng dấu
Lời giải
Trên đoạn OA lực căng dây không phụ thuộc vào điện tích
Câu 20 Hai điện tích điểm nằm yên trong chân không tương tác với nhau bằng một lực F Thay đổi các điện tích thì lực tương tác đổi chiều nhưng độ lớn không đổi Hỏi các yếu tố trên thay đổi như thế nào?
A đổi dấu q ,1 không thay đổi q 2 B Tăng giảm sao cho q1q2 không đổi
C đổi dấu q1 và q 2 D Tăng gấp đôi q ,1 giảm 2 lần q 2
Lời giải
Vì lực có độ lớn không đổi nhưng đổi chiều → chỉ đổi dấu một điện tích
Câu 21 Hai điện tích điểm nằm yên trong chân không tương tác với nhau một lực F Người ta giảm mỗi điện tích đi một nửa và khoảng cách cũng giảm một nửa thì lực tương tác giữa chúng sẽ:
A không đổi B tăng gấp đôi C giảm một nửa D giảm bốn lần
Câu 22 Cho các yếu tố sau:
I Độ lớn của các điện tích II Dấu của các điện tích
III Bản chất của điện môi IV Khoảng cách giữa hai điện tích
Độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong môi trường điện môi đồng chất phụ thuộc vào những yếu tố nào sau đây?
A II và III B I,II và III C I,III và IV D. I, II, III và IV
