Bài 1: ĐIỆN TÍCH _ ĐỊNH LUẬT COULOMB
I.CÂU HỎI GIÁO KHOA:
1) Điện tích điểm là gì?
2) Phát biểu định luật Coulomb.
3) Hằng số điện môi của 1 chất cho ta biết điều gì?
4) Có 2 vật kích thước nhỏ, nhiễm điện đẩy nhau. Các điện tích trên mỗi vật có dấu như thế nào?
5) Có 4 vật A, B, C, D kích thước nhỏ, nhiễm điện. Biết rằng vật A hút vật B nhưng đẩy vật C. Vật C hút vật D. Hỏi vật D hút hay đẩy vật B?
6) Hãy nêu sự khác nhau giữa nhiễm điện do tiếp xúc và do huởng ứng.
7) Nêu những điểm giống và khác nhau giữa định luật Coulomb và định luật vạn vật hấp dẫn.
II.BÀI TẬP:
1.Hai quả cầu nhỏ mang điện tích có độ lớn bằng nhau, đặt cách nhau 10cm trong chân không thì tác dụng lên nhau 1 lực là 9.10-3N. Xác định điện tích của hai quả cầu đó. ĐS: q1 = q2 = ±10-7 C
2.Hai điện tích điểm trái dấu có cùng độ lớn 10-4 C đặt cách nhau 1 m trong parafin có điện môi bằng 2 thì chúng hút nhau một lực bằng bao nhiêu? ĐS: 5N
3.Hai quả cầu nhỏ có điện tích 10-7 C và 4.10-7. Tác dụng vào nhau lực 0,1 N trong chân không. Tính khỏang cách giữa chúng ĐS: 6cm
4.Hai điện tích điểm đặt cách nhau 100 cm trong parafin có hằng số điện môi bằng 2 thì tương tác với nhau bằng lực 8N. Nếu chúng được đặt cách nhau 50cm trong chân không thì tương tác nhau bằng lực có độ lớn bao nhiêu? ĐS: 64N
5.a/ Tính lực hút tĩnh điện giữa hạt nhân trong nguyên tử Heli với một electron trong lớp vỏ nguyên tử. Cho rằng electron này nằm cách hạt nhân 2,94.10-11m
b/ Nếu electron này chuyển động tròn đều quanh hạt nhân với bán kính quỹ đạo như đã cho ở trên thì tốc độ góc sẽ là bao nhiêu?
c/ So sánh lực hút tĩnh điện với lực hấp dẫn giữa hạt nhân và electron
Điện tích của electron: -1,6.10-19C Khối lượng của hạt nhân Heli: 6,65.10-27kg
Khối lượng của electron: 9,1.10-31kg Hằng số hấp dẫn: 6,67.10-11 m3/kg.s2
ĐS: a/ 5,33.10-7 N b/ 1,41.1017 Rad/s c/ 1,14.1039 N
6.Hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau được đặt trong không khí cách nhau 12cm. Lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng 10N. Đặt hai điện tích đó vào trong dầu và đưa chúng cách nhau 8cm thì lực tương tác giữa chúng vẫn bằng 10N. Hỏi độ lớn của các điện tích và hằng số điện môi của dầu bằng bao nhiêu?
ĐS: |q| = 4.10-6C ; E = 2,25
7.Cho 2 quả cầu nhỏ trung hòa điện đặt trong không khí, cách nhau 40cm. Giả sử có 4.1012 electron từ quả cầu này di chuyển sang quả cầu kia. Hỏi khi đó 2 quả cầu hút hay đẩy nhau? Tính độ lớn của lực đó. Cho biết điện tích của electron bằng -1,6.10-19C . ĐS: 2,3.10-2N
8.Có 2 giọt nước giống nhau, mỗi giọt nước chứa 1 electron dư. Hỏi bán kính của mỗi giọt nước bằng bao nhiêu, nếu lực tương tác điện giữa 2 giọt bằng lực hấp dẫn giữa chúng? Cho biết hằng số hấp dẫn G = 6,67.10-11 Nm2/kg2 và khối lượng riêng của nước p = 1000kg/m3 ĐS: 76µm
9.Hai hạt mang điện tích bằng nhau chuyển động không ma sát dọc theo trục x’x trong không khí. Khi 2 hạt này cách nhau r = 2,6cm thì gia tốc của hạt 1 là a1 = 4,41.103m/s2, của hạt 2 là a2 = 8,40.103m/s2, khối lượng của hạt 1 là m1 = 1,6mg. Bỏ qua lực hấp dẫn hãy tìm
a/ Điện tích của mỗi hạt
b/ Khối lượng của hạt 2 ĐS: a/ 2,3.10-8C ; b/0,84mg
10.Một quả cầu khối lượng 10g, được treo vào 1 sợi chỉ cách điện. Quả cầu mang điện tích q1 = 0,1µC. Đưa quả cầu thứ 2 mang điện tích q2lại gần thì quả cầu thứ nhất lệch khỏi vị trí ban đầu, dây treo hợp với đường thẳng đứng góc = 30o. Khi đó 2 quả cầu ở trên cùng một mặt phẳng nằm ngang và cách nhau 3cm. Hỏi độ lớn điện tích q2 và lực căng sợi dây? Lấy g = 10m/s2 ĐS: 0,058µC ; 0,115N
11.Tại 3 đỉnh A, B, C của 1 tam giác đều có 3 điện tích qA = 2,0µC ; qB = 8,0µC ; qC = -8,0µC. Cạnh của tam giác bằng 0,15m. Hãy vẽ vectơ tác dụng lên qA và tính độ lớn của lực đó. ĐS:6,4N
12. Cho 2 điện tích điểm q1 = - q2 = 4.10-8C, đặt tại A và B cách nhau 8cm trong không khí. Xác định lực tác dụng lên điện tích điểm q = 2.10-9C khi q đặt tại :
a/ Trung điểm O của AB
b/ M sao cho AM = 8cm ; BM = 6cm
c/ N sao cho AN = BN = 42cm
d/ P sao cho AP = 6cm ; BP = 10cm
ĐS: a/ 9.10-4N b/ (27/32).10-4N c/ (9/4) .10-4N d/ 0,9.10-4N
13. Hai quả cầu kim lọai nhỏ như nhau mang các điện tích q1, q2 đặt trong không khí cách nhau R = 2cm, đẩy nhau bằng lực F1 = 2,7.10-4 N. Cho 2 quả cầu tiếp xúc nhau rồi lại đưa về vị trí cũ. Chúng đẩy nhau bằng lực F2 = 3,6.10-4 N. Tính q1, q2 ĐS: 6.10-9C ; 2.10-9C
14.Cho 2 quả cầu nhỏ giống hệt nhau, đặt cách nhau 1 đọan r = 10cm trong không khí. Đầu tiên hai quả cầu này tích điện trái dấu, chúng hút nhau với lực F1 = 1,6.10-2N. Cho 2 quả cầu tiếp xúc nhau rồi lại đưa ra vị trí cũ thì thấy chúng đẩy nhau với lực F2 = 9.10-3N. Tìm điện tích mỗi quả cầu lúc đầu.
ĐS: 0,67.10-7C ; 2,67.10-7C
15.Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại có khối lượng 5g, được treo vào cùng 1 điểm O bằng 2 sợi chỉ không dãn dài 10cm. Hai quả cầu tiếp xúc với nhau. Tích điện cho 1 quả cầu thì thấy 2 quả cầu đẩy nhau cho đến khi 2 dây treo hợp với nhau 1 góc 60. Tính điện tích mà ta đã truyền cho các quả cầu. Lấy g = 10m/s2 ĐS: q 3,58.10-7C
16.Hai quả cầu kim loại nhỏ, giống hệt nhau, chứa các điện tích cùng dấu q1 và q2, được treo vào chung 1 điểm O bằng 2 sợi chỉ mảnh, không dãn, dài bằng nhau. Hai quả cầu đẩy nhau và góc giữa 2 dây treo là 60. Cho 2 quả cầu tiếp xúc với nhau, rồi thả ra thì chúng đẩy nhau mạnh hơn và góc giữa 2 dây treo bây giờ là 90. Tính tỉ số q1/q2 ĐS: 11,77 và 0,085
17.Cho 2 điện tích dương q1= q và q2= 4q đặt cố định trong không khí cách nhau 1 khoảng a = 30cm. Phải chọn điện tích qo như thế nào và đặt ở đâu để nó cân bằng. ĐS: 10cm ; dấu và độ lớn qo
18.Hai điện tích q1= 2.10-8C ; q2= - 8.10-8C đặt tại A và B trong không khí AB = 8cm. Một điện tích qo đặt tại C. Hỏi :
a/ C ở đâu để qo cân bằng ;
b/ Dấu và độ lớn qo để có q1, q2 cân bằng. ĐS:CA=8cm ; qo=8.10-8C
19.Làm lại bài 18 với q1=2.10-8C ; q2= 1,8.10-7C
ĐS: CA= 2cm ; qo= 1,12.10-17C
20.Tại 4 đỉnh của 1 hình vuông có 4 điện tích đặt cố định, trong đó có 2 điện tích dương, 2 điện tích âm. Độ lớn của 4 điện tích đó bằng nhau và bằng 1,5µC. Hệ điện tích đó nằm trong nước cĩ = 81 và được sắp xếp sao cho lực tác dụng lên các điện tích đều hướng vào tâm hình vuông. Hỏi các điện tích được sắp xếp như thế nào và độ lớn của lực tác dụng lên mỗi điện tích là bao nhiêu?
ĐS: 0,023N
21.Tại 4 đỉnh của 1 hình vuông có 4 điện tích điểm q = 1µC và tại tâm hình vuông có điện tích điểm qo. Hệ 5 điện tích đó nằm cân bằng. Hỏi dấu và độ lớn của điện tích qo? ĐS: - 0,96µC
22.Ở mỗi đỉnh hình vuông cạnh a có đặt điện tích Q=10-8C. Xác định dấu và độ lớn điện tích q đặt ở tâm hình vuông để có hệ cân bằng . ĐS: q= -(Q/4)(22 +1)
23.Hai quả cầu nhỏ giống nhau, cùng khối lượng m, tích điện q được treo tại cùng 1 điểm bằng 2 sợi dây mảnh chiều dài l. Do lực đẩy tĩnh điện 2 quả cầu tách ra xa nhau 1 đoạn a= 3cm. Xác định góc lệch của các sợi dây so với phương thẳng đứng. Áp dụng bằng số: m= 0,1kg ; q= 10-8C ; g=10m/s2.
ĐS: 45
24.Hai quả cầu nhỏ cùng khối lượng m = 0,6g được treo trong không khí bằng 2 sợi dây nhẹ cùng chiều dài ℓ= 50cm vào cùng 1 điểm. Khi 2 quả cầu nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy nhau và cách nhau 1 khoảng R= 6cm.
a/ Tính điện tích mỗi quả cầu. Lấy g= 10m/s2.
b/ Nhúng hệ thống vào rượu êtylic (= 27). Tính khoảng cách R’ giữa 2 quả cầu, bỏ qua lực đẩy Acsimet. Cho biết khi góc nhỏ sin tan ĐS: a/ 12.10-9C ; b/ 2cm
25.Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau, mỗi quả có điện tích q, khối lượng m= 10g treo bởi 2 dây cùng chiều dài ℓ = 30cm vào cùng 1 điểm. Giữ quả cầu thứ nhất cố định theo phương thẳng đứng, dây treo quả thứ hai sẽ lệch góc = 60 so với phương thẳng đứng. Tìm q . ĐS: 10-6C
26.Hai quả cầu nhỏ khối lượng giống nhau treo vào 1 điểm bởi 2 dây dài ℓ = 20cm. Truyền cho 2 quả cầu điện tích tổng cộng q= 8.10-7C, chúng đẩy nhau, các dây treo hợp thành góc = 90. Cho g = 10m/s2
a/ Tìm khối lượng mỗi quả cầu.
b/ Truyền thêm cho 1 quả cầu điện tích q’ , 2 quả cầu vẫn đẩy nhau nhưng góc giữa 2 dây treo giảm còn 60. Tính q’. ĐS: a/ 1,8g ; b/ - 2,85.10-7C
27.Hai quả cầu nhỏ bằng kim loại giống nhau, treo trên 2 sợi dây dài vào cùng 1 điểm, được tích điện bằng nhau và cách nhau 1 đọan a = 5cm. Cham nhẹ tay vào 1 quả cầu. Tính khoảng cách giữa chúng sau đó. ĐS: 3,15cm
28.Một quả có khối lượng riêng D, bán kính R, tính điện âm q được treo vào đầu 1 sợi dây dài ℓ . Tại điểm treo có đặt 1 điện tích âm qo. Tất cả đặt trong dầu có khối lượng riêng d và hằng số điện môi . Tính lực căng của sợi dây treo. Áp dụng hằng số: q= qo= -10-6C ; R= 1cm ; ℓ = 10cm ; = 3 ; g = 10m/s2 ; d=0,8.103kg/m3 ; D = 9,8.103kg/m3 ĐS: 0,68N
29.Hai quả cầu nhỏ giống nhau có cùng khối lượng m, bán kính R, điện tích q, được treo vào 2 sợi dây mảnh có chiều dài bằng nhau trong không khí. Do lực đẩy tĩnh điện, các sợi dây lệch theo phương đứng 1 góc . Nhúng 2 quả cầu vào trong dầu có hằng số điện môi = 2, người ta thấy góc lệch của mỗi sợi dây vẫn là . Tìm khối lượng riêng D của quả cầu. Biết khối lượng riêng của dầu d=0,8.103kg/m3.
ĐS: 1,6.103kg/m3
30.Cho biết trong 22,4l khí hydro ở 0C và dưới áp suất 1atm thì có 2.6,02.1023 nguyên tử hydro. Mỗi nguyên tử hydro gồm 2 hạt mang điện là prôtôn và electron. Hãy tính tổng các điện tích dương và âm trong 1cm3 khí hydro. ĐS: 8,6C
31.Cho 2 quả cầu kim loại nhỏ, giống nhau, nhiễm điện và cách nhau 20cm. Lực hút của 2 quả cầu bằng 1,2N. Cho 2 quả cầu tiếp xúc với nhau rồi lại tách chúng ra đến khoảng cách như cũ thì chúng đẩy nhau với lực đẩy bằng lực hút. Hỏi điện tích lúc đầu của mỗi quả cầu ?
32.Một quả cầu khối lượng 10 g, được treo vào một sợi chỉ cách điện. Quả cầu thứ nhất mang điện tích q1= 0,1 . 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 =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
HD: F=P.tan ; P=T.cos ; ĐS: Dộ lớn của q2=0,058 ; T=0,115 N
Bài 2: THUYẾT ELECTRON - ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH
I.CÂU HỎI GIÁO KHOA:
1) Trình bày nội dung của thuyết electron.
2) Theo thuyết electron thì thế nào là 1 vật nhiễm điện dương hay nhiễm điện âm?
3) Theo thuyết electron thì có gì khác nhau giữa vật dẫn điện và vật cách điện?
4) Giải thích hiện tượng nhiễm điện dương của 1 quả cầu kim loại do tiếp xúc bằng thuyết electron.
5) Trình bày hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng và giải thích hiện tượng đó bằng thuyết electron.
6) Hãy giải thích tại sao khi đưa 1 quả cầu kim loại không nhiễm điện lại gần 1 quả khác nhiễm điện thì 2 quả cầu hút nhau.
7) Phát biểu định luật bảo tòan điện tích.
II.BÀI TẬP:
1.Một quả cầu mang điện tích dương và 1 quả cầu mang điện tích âm. Sau khi cho chúng tiếp xúc với nhau, khối lượng của 2 quả cầu thay đổi như thế nào? Tại sao?
2.Đưa 1 vật đã nhiễm điện dương lại gần 1 quả cầu kim loại nhẹ treo trên 1 sợi dây tơ. Kết quả cho thấy vật nhiễm điện hút quả cầu. Từ đó có thể suy ra quả cầu đã tích điện âm không? Giải thích?
3.Hãy giải thích hiện tượng bụi bám chặt vào các cánh quạt trần, mặc dù cánh quạt thường xuyên quay rất nhanh.
4.Hãy giải thích tại sao ở các xe xitéc chở dầu người ta phải lắp 1 chiếc xích sắt chạm xuống đất.
5.Treo 1 sợi tóc trước màn hình của tivi chưa hoạt động. Đột nhiên bật máy. Quan sát hiện tượng xảy ra đối với sợi tóc, mô tả và giải thích hiện tượng.
6.Đặt 2 hòn bi thép nhỏ không nhiễm điện, gần nhau trên mặt 1 tấm phẳng, nhẵn, nằm ngang. Tích điện cho 1 hòn bi. Hãy phỏng đoán hiện tượng sẽ xảy ra nếu :
a/ Tấm phẳng là1 tấm thép mạ kiềm. b/ Tấm phẳng là1 tấm thủy tinh
7.Có 3 vật dẫn, A nhiễm điện dương, B và C không nhiễm điện. Làm thế nào để 2 vật B, C nhiễm điện trái dấu nhau và có độ lớn bằng nhau?
8.Hai quả cầu giống nhau bằng kim loại tích điện trái dấu đặt cách nhau 20 cm chúng hút nhau bằng 1 lực F1=4.10-3N. Cho 2 quả cầu tiếp xúc với nhau sau đó lại tách chúng ra vị trí cũ. Khi đó 2 quả cầu đẩy nhau bởi 1 lực F2=2,25.10-3N. Xác định điện tích của mỗi quả cầu trước khi cho chúng tiếp xúc nhau.
Bài 3: ĐIỆN TRƯỜNG
I.CÂU HỎI GIÁO KHOA:
1) Điện trường là gì? Tính chất cơ bản của điện trường?
2) Vectơ cường độ điện trường là gì? Nó được xác định như thế nào? Đơn vị cường độ điện trường là gì?
3) Có thể coi đường sức điểm là quỹ đạo của 1 điện tích điểm chuyển động dưới tác dụng của điện trường được không? Hãy giải thích?
4) Hãy nêu tính chất các đường sức điện.
5) Viết công thức tính và nêu những đặc điểm của cường độ điện trường của 1 điện tích điểm.
6) Cường độ điện trường của 1 hệ điện tích điểm được xác định như thế nào?
7) Điện trường đều là gì?
II.BÀI TẬP:
1.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. Hỏi độ lớn của điện tích đó là bao nhiêu?
ĐS: 125.10-5 C
2.Có 1 điện tích Q= 5.10-9 C đặt tại điểm A trong chân không. Xác định cường độ điện trường tại điểm B cách A một khoảng 10cm. ĐS: 4500 V/m
3.Có 2 điện tích q1, q2 đặt cách nhau 10cm trong chân không. Điện tích q1= 5.10-9 C, điện tích q2= - 5.10-9 C .Xác định cường độ điện trường tại điểm M nằm trên đường thẳng đi qua 2 điện tích đó và:
a/ Cách đều 2 điện tích.
b/ Cách q1 một khoảng 5cm và cách q2 một khoảng 15cm. ĐS:a/ 36000 V/m ; b/ 16000 V/m
4.Hai điện tích q1= q2= 5.10-16 C được đặt cố định tại 2 đỉnh B, C của 1 tam giác đều cạnh là 8cm. Các điện tích đặt trong không khí.
a/ Xác định cường độ điện trường tại đỉnh A của tam giác nói trên.
b/ Câu trả lời sẽ thay đổi thế nào nếu q1= 5.10-16 C, q2= - 5.10-16 C ?
ĐS:a/ 1,2.10-3V/m ; b/ 0,7.10-3V/m
5.Ba điện tích q giống nhau được đặt cố định tại 3 đỉnh của 1 tam giác đều cạnh a. Xác định cường độ điện trường tại tâm của tam giác ĐS: 0
6.Một thanh KIM LOạI mang điện tích – 2,5.10-6 C. Sau đó nó được nhiễm điện để có điện tích 5,5µC. Hỏi khi đó các electron được di chuyển đến thanh KIM LOạI hay từ thanh KIM LOạI di chuyển đi và số electron di chuyển là bao nhiêu? Biết điện tích của electron là – 1,6.10-19 C. ĐS: 5.1013
7.Điện tích điểm q = - 3.10-6 C được đặt tại điểm mà tại đó điện trường có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới và điện trường E = 12000V/m. Hỏi phương, chiều và độ lớn của lực tác dụng lên điện tích q? ĐS: 0,036N
8.Một điện tích điểm q được đặt trong điện môi đồng tính, vô hạn. Tại điểm M cách q một đoạn 0,4m, điện trường có cường độ 9.105 V/m và hướng về phía điện tích q. Hỏi độ lớn và dấu của q? Cho biết hằng số điện môi của môi trường = 2,5. ĐS: - 40µC
9.Hai điện tích điểm q1= - 9 µC, q2= 4 µC nằm cách nhau 20cm. Tìm vị trí mà tại đó điện trường bằng không. ĐS: M cách q2 40cm
10.Một quả cầu khối lượng m= 1g treo trên 1 sợi dây mảnh, cách điện. Quả cầu nằm trong điện trường đều có phương nằm ngang, cường độ E = 2kV/m. Khi đó dây treo hợp với phương thẳng đứng 1 góc 60. Hỏi lực căng dây của sợi dây và điện tích của quả cầu? Lấy g = 10m/s2. ĐS: 0,02N ; 8,67 µC
11.Tại 3 đỉnh của tam giác đều, cạnh 10cm có 3 điện tích điểm bằng nhau và bằng 10nC. Hãy xác định cường độ điện trường tại:
a/ trung điểm của mỗi cạnh tam giác.
b/ tâm của tam giác. ĐS: 12000V ; 0
12.Một điện tích điểm q= 2,5 µC được đặt tại điểm M. Điện trường tại M có 2 thành phần Ex = 6000V/m, Ey= - 63 .103 V/m. Hỏi :
a/ Góc hợp bởi vecto lực tác dụng lên điện tích q và trục Oy?
b/ Độ lớn của lực tác dụng lên điện tích q? ĐS: 150 ; 0,03N
13.Cho 2 tấm kim loại song song, nằm ngang, nhiễm điện trái dấu. Khoảng không gian giữa 2 tấm kim loại đó chứa đầy dầu. Một quả cầu sắt bán kính R = 1cm mang điện tích q nằm lơ lửng trong lớp dầu. Điện trường giữa 2 tấm kim loại là điện trường đều hướng từ trên xuống dưới và có cường độ 20000V/m. Hỏi độ lớn và dấu của điện tích q? Cho biết khối lượng riêng của sắt là 7800 kg/m3, của dầu là 800 kg/m3. Lấy g=10m/s2. ĐS: 14,7 µC
14.Cường độ điện trường của 1 điện tích điểm tại A bằng 36 V/m, tại B bằng 9 V/m. Hỏi cường độ điện trường tại trung điểm AB? Cho biết 2 điểm A, B nằm trên cùng 1 đường sức.
ĐS: 16 V/m
15.Có bốn quả cầu kim loại, kích thước bằng nhau. Các quả cầu mang các điện tích : 2,3 µC ; - 264.10-7C -5,9 µC ; 3,6.10-5 C. Cho bốn quả cầu đồng thời chạm nhau, sau đó lại tách chúng ra. Hỏi điện tích mỗi quả cầu . ĐS: 1,5 µC
16.Có ba quả cầu kim loại, kích thước bằng nhau. Quả cầu A mang điện tích 27 µC, quả cầu B mang điện tích - 3µC, quả cầu C không mang điện. Cho 2 quả cầu A và B chạm nhau rồi tách chúng ra. Sau đó cho 2 quả cầu B và C chạm nhau. Hỏi :
a/ Điện tích trên mỗi quả cầu?
b/ Điện tích tổng cộng của cả 3 quả cầu lúc đầu tiên và lúc cuối cùng? ĐS: 12 µC ; 6 µC ; 24 µC
17.Một điện tích q = 10-7 đặt trong điện trường của 1 điện tích điểm Q, chịu tác dụng của lực F = 3.10-3N. Tìm cường độ điện trường E tại điểm đặt điện tích q và tìm độ lớn của Q, biết rằng 2 điện tích đặt cách nhau r = 30cm. ĐS: 3.104 V/m ; 3.10-7 C
18.Quả cầu nhỏ mang điện tích q = 10-5 C đặt trong không khí.
a/ Tính độ lớn cường độ điện trường EM tại điểm M cách tâm O của quả cầu đoạn R = 10 cm
b/ Xác định luật điện trường F do quả cầu tích điện tác dụng lên điểm q’ = - 10-7 C đặt ở M. Suy ra lực điện trường tác dụng lên quả cầu mang điện tích q. ĐS:a/ 9.106 V/m ; b/ 0,9N
19.Một điện tích điểm Q = 10-6 C đặt trong không khí.
a/ Tính độ lớn cường độ điện trường tại điểm cách Q 30cm.
b/ Đặt Q trong chất lỏng có hằng số điện môi E = 16, điểm có cường độ điện trường như câu a/ cách điện tích bao nhiêu? ĐS: a/ 105 V/m ; b/ 7,5cm
20.Cho 2 điện tích q1= 4.10-10 C ; q2 = - 4.10-10 C đặt ở A, B trong không khí. AB = a = 2cm. Xác định vectơ cường độ điện trường E tại:
a/ H, trung điểm 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/ 9.103 V/m
21.Giải lại bài 20 với q1 = q2 = 4.10-10 C.
ĐS: 4.104 V/m ; 15,6.103 V/m
22.Hai điện tích điểm q1 = - 10-6 C ; q2 = 10-6 C đặt tại 2 điểm A, B cách nhau 40cm trong chân không. Xác định vectơ cường độ điện trường tại :
a/ M là trung điểm AB.
b/ N có AN = 20cm, BN = 60cm. ĐS: 4,5.105 V/m ; 105 V/m
23.Có 3 điện tích điểm cùng độ lớn q đặt tại 3 đỉnh tam giác đều cạnh a. Xác định cường độ điện trường tại điểm đặt của mỗi điện tích do 2 điện tích kia gây ra khi :
a/ Ba điện tích cùng dấu.
b/ Một điện tích trái dấu với 2 điện tích kia.
24.Hai điện tích q1= 8.10-8 C ; q2= - 8.10-8 C đặt tại A, B trong không khí, AB = 4cm. Tìm vectơ cường độ điện trường tại C trên trung trực AB cách AB 2cm suy ra lực tác dụng lên q = 2.10-9 C đặt ở C.
ĐS: 92 .105 V/m ; 25,4.10-4 N
25.Hai điện tích q1 = - 10-8 C; q2 = 10-8 C đặt tại A, B trong không khí. AB = 6cm. Xác định vectơ E tại M trên trung trực AB, cách AB 4cm. ĐS: 0,432.105 V/m
26.Cho 4 điện tích cùng độ lớn q đặt tại 4 đỉnh hình vuông cạnh a. Tìm E tại tâm hình vuông trong trường hợp 4 điện tích lần lượt có dấu sau :
a/ + + + + ; b/ + - + - ; c/ + - - +.
ĐS:a,b/ E = 0 ; c/ E = 42 kq/a2
27.Tại 3 đỉnh A, B, C của hình vuông ABCD cạnh a đặt 3 điện tích q giống nhau (q> 0). Tính E tại
a/ Tâm O hình vuông
b/ Đỉnh D. ĐS:a/ 2 kq/a2 ; b/ ( + ½ ) kq/a2
28.Tại 3 đỉnh A, B, C trong không khí tạo thành tam giác vuông tại A, AB = 4cm, AC = 3cm. Tại A đặt q1 = - 2,7.10-9 C, tại B đặt q2. Biết vectơ cường độ điện trường tổng hợp tại C có phương song song với AB. Tìm q2 và độ lớn của . ĐS: q2 = 12,5.10-9 C ; E = 3,6.104 V/m
29.Cho 2 điện tích điểm q1= 8.10-8 C ; q2 = 2.10-8 C đặt tại 2 điểm cách nhau l = 10cm. Xác định vị trí của điểm mà tại đó cường độ điện trường bằng 0.
ĐS: 10cm
30.Cho q1 = 36.10-6 C ; q2 = 4.10-6 C đặt ở A, B trong không khí, AB = 100cm. Tìm điểm C tại đó cường độ điện trường tổng hợp bằng 0. ĐS: 75cm ; 25cm
32.Cho 2 điện tích q1, q2 đặt tại A, B với AB = 2cm. Biết q1 + q2 = 7.10-8 C và điểm C cách q1 6cm, cách q2 8cm có cường độ điện trường E = 0. Tính q1, q2. ĐS: - 9.10-8 C ; 16.10-8 C
33.Cho hình vuông ABCD, tai A và C đặt các điện tích q1 = q3 = q. Hỏi phải đặt ở B điện tích bao nhiêu để cường độ điện trường ở D bằng 0? ĐS: -22 q
34.Bốn điểm A, B, C, D trong không khí tạo thành hình chữ nhật ABCD, AD = a = 3cm, AB = b = 4cm. Các điện tích q1, q2, q3 đặt lần lượt tại A, B, C. Biết q2 = - 12,5.10-8 C và cường độ điện trường tổng hợp ở D bằng 0. Tính q1, q3. ĐS: 2,7.10-8 C ; 6,4.10-8 C
35.Một hạt bụi tích điện âm có khối lượng m = 10-8g nằm cân bằng trong điện trường đều có hướng thẳng đứng xuống dưới và có cường độ E = 1000 V/m.
a/ Tính điện tích hạt bụi.
b/ Hạt bụi mất hết một số điện tích bằng điện tích của 5.105 electron, muốn hạt bụi vẫn cân bằng thì cường độ điện trường phải bằng bao nhiêu? Cho me = 9,1.10-31kg.
ĐS: a/ -10-13 ;b/ 5000 V/m
36.Một giọt chất lỏng tích điện có khối lượng 2.10-9g nằm cân bằng trong điện trường đều có phương thẳng đứng, có E = 1,25.105V/m. Tính điện tích của giọt chất lỏng và số electron thứa hoặc thiếu trên giọt chất lỏng. ĐS: 1,6.10-16 C ; 1000
37.Một hòn bi nhỏ bằng kim loại được đặt trong dầu. 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 điện trường đều, hướng từ trên xuống, E = 4,1.105 V/m. Tìm điện tích của bi để nó cân bằng lơ lửng trong dầu.
ĐS: - 2.10-9 C
38.Một quả cầu kim loại nhỏ, bán kính R= 1cm tích điện dương qo nằm lơ lửng trong dầu, trong đó có điện trường đều hướng thẳng đứng từ dưới lên trên và có cường độ E= 2.104V/m. Biết trọng lượng riêng của kim loại và của dầu lần lượt là87840N/m3 và 7840N/m3. Tìm qo. ĐS: 1,67.10-8 C
39.Quả cầu nhỏ khối lượng m= 0,25g mang điện tích q= 2,5.10-9 C được treo bởi 1 sợi dây và được đặt trong điện trường đều E có phương nằm ngang và có độ lớn E= 106 V/m. Tính góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng. ĐS: 45
40.Một quả cầu nhỏ khối lượng m= 20g mang điện tích q= 10-7 C được treo bởi sợi dây mảnh trong điện trường đều E có phương nằm ngang. Khi quả cầu cân bằng dây treo hợp với phương đứng góc = 30 . Tính E.
ĐS: 1,15.106 V/m
41.Tại các đỉnh A,B,C của 1 hình vuông ABCD cạnh a=1,5 cm lần lượt đặt cố định q1,q2,q3
1) Biết q2=4.10-6C và CĐĐT tổng hợp tại D bằng không. Tính q1, q3 (ĐS: q1=q3=-1,4.10-6C)
2) Tìm CĐĐT tổng hợp tại tâm O của hình vuông (3,2.108 V/m)
42. Hai điện tích điểm q1= -4.10-8C và q2= 4.10-8C đặt tại hai điểm AB cách nhau một khoảng 40cm trong không khí . Xác định cường độ điện trường tại:
a. Trung điểm AB.
b. M với MA = 20cm; MB = 60cm.
c. N với NA = NB = 40cm.
43.Trong không khí.Tại 3 đỉnh của tam giác vuông ABC, AB = 30cm; AC = 40cm đặt 3 điện tích dương có độ lớn bằng nhau q=10-9C. Xác định cường độ điện trường tại H là chân đường cao hạ từ đỉnh góc vuông xuống cạch huyền.
44. Một quả cầu tích điện có khối lượng m = 20g có điện tích q = 10-7C treo vào một sợi chỉ mảnh trong điện trường đều có phương nằm ngang . Khi cân bằng, dây chỉ hợp với phương thẳng đứng một góc 300. Tính độ lớn của cường độ điện trường. Lấy g = 10m/s2
45. Một quả cầu tích điện có khối lượng m = 0,1g treo vào một sợi chỉ mảnh trong điện trường đều có phương nằm ngang có cường độ điện trường 103 V/m. Dây chỉ hợp với phương thẳng đứng một góc 300. Tính điện tích của quả cầu. Lấy g = 10m/s2
46.Hai điện tích điểm q1= 2.0-8C và q2= 4.10-8C đặt tại hai điểm AB cách nhau một khoảng 40cm trong không khí .Tìm vị trí mà tại đó cường độ điện trường bằng không.
47. Hai điện tích điểm q1= 8.0-8C và q2= -4.10-8C đặt tại hai điểm AB cách nhau một khoảng 10cm trong không khí .Tìm vị trí mà tại đó cường độ điện trường bằng không.
48.Hai điện tích q1 = 4q và q2 = - q đặt tại hai điểm AB cách nhau 9 cm trong không khí. Tìm vị trí mà tại đó cường độ điện trường bằng không.
49. Ba điện tích điểm q1= 2.10-8C , q2= 4.10-8C và q3 đặt tại hai điểm ABC, hệ thống nằm cân bằng trong không khí. Biết AB = 1cm.
a. Xác định điện tích q3 và khoảng cách BC.
b. Xác định cường độ điện trường tại các điểm A, B, C.
50.Hai điện tích điểm q1=-9.10-5C và q2=4.10-5C nằm cố định tại hai điểm AB cách nhau 20 cm trong chân không.
1) Tính cường độ điện trường tai điểm M nằm trên đường trung trực của AB cách A 20 cm
2) Tìm vị trí tại đó CĐĐT bằng không. Hỏi phải đặt một điện tích q0 ở đâu để nó nằm cân bằng? ĐS: Cách q2 40 cm
CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN - HIỆU ĐIỆN THẾ
I.CÂU HỎI GIÁO KHOA:
1) Viết công thức tính công của lực điện trong sự di chuyển của 1 điện tích trong 1 điện trường đều.
2) Nêu đặc điểm của công của lực điện.
3) Hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường là gì?
4) Viết hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường, nói rõ điều kiện áp dụng hệ thức đó.
II.BÀI TẬP:
1.Hai tấm kim loại phẳng rộng đặt song song, cách nhau 2cm, được nhiễm điện trái dấu nhau và có độ lớn bằng nhau. Muốn điện tích q= 5.10-10 C di chuyển từ tấm này đến tấm kia cần một công A= 2.10-9J. Hãy xác định cường độ điện trường bên trong 2 tấm kim loại đó. Cho biết điện trường bên trong 2 tấm kim loại đã cho là điện trường đều và có đường sức vuông với các tấm.
2.Một electron chuyển động dọc theo đường sức của 1 điện trường đều. Cường độ điện trường E= 100V/m. Vận tốc ban đầu của electron bằng 300km/s. Hỏi electron chuyển động được quãng đường dài bao nhiêu thì vận tốc của nó bằng 0? Cho biết khối lượng electron m= 9,1.10-31kg.
3.Hiệu điện thế giữa 2 điểm M, N là UMN = 1V. Một điện tích q= - 1 C di chuyển từ M đến N thì công của lực điện bằng bao nhiêu? Giải thích ý nghĩa của kết quả tính được.
4.Một quả cầu nhỏ khối lượng 3,06.10-15kg nằm lơ lửng giữa 2 tấm kim loại song song nằm ngang và nhiễm điện trái dấu. Điện tích của quả cầu đó bằng 4,8.10-18C. Hai tấm kim loại cách nhau 2cm. Hãy tính hiệu điện thế đặt vào 2 tấm đó. Lấy g= 10m/s2.
5.Một quả cầu khối lượng 4,5.10-3kg treo vào 1 sợi dây dài ℓ = 1 m. Quả cầu nằm giữa 2 tấm kim loại song song, thẳng đứng như hình vẽ. Hai tấm cách nhau 4cm. Đặt 1 hiệu điện thế 750V vào 2 tấm đó thì quả cầu lệch ra khỏi vị trí ban đầu 1cm. Tính điện tích của quả cầu. Lấy g= 10m/s2.
6.Một electron chuyển động dọc theo 1 đường sức của điện trường đều có cường độ 364 V/m. Electron xuất phát từ điểm M với vận tốc 3,2.106 m/s. Vectơ vận tốc cùng hướng với đường sức điện. 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, electron lại trở về điểm M ?
7.Trong đèn hình của máy thu hình, các electron được tăng tốc bởi hiệu điện thế 25000V. Hỏi khi electron đập vào màn hình thì vận tốc của nó bằng bao nhiêu? Vận tốc ban đầu của electron nhỏ. Coi khối lượng của electron bằng 9,1.10-31kg và không phụ thuộa vào vận tốc. Điện tích của electron bằng – 1,6.10-19 C.
8.Giả thiết rằng trong 1 tia sét có điện tích q = 25 C được phóng từ đám mây dông xuống mặt đất và khi đó hiệu điện thế giữa đám mây và mặt đất U = 1,4.108 V. Tính năng lượng của tia sét đó. Năng lượng này có thể làm bao nhiêu kilôgam nước ở 100C bốc thành hơi ở 100C ? Cho biết nhiệt hóa hơi của nước bằng 2,3.106 J/kg.
9.Một điện tích điểm q= 10 µC chuyển động từ đỉnh B đến đỉnh C của tam giác đều ABC. Tam giác ABC nằm trong điện trường đều có cường độ 5000 V/m. Đường sức của điện trường này song song với cạnh BC và có chiều từ C đến B. Cạnh của tam giác bằng 10cm. Tính công của lực điện khi điện tích q dịch chuyển trong 2 trường hợp sau :
a/ q chuyển động theo đoạn thẳng BC.
b/ q chuyển động theo đoạn gấp khúc BAC. Tính công trên các đoạn BA, AC và coi công trên đoạn đường BC bằng tổng các công trên 2 đoạn đường trên.
10.Một prôton bay trong điện trường. Lúc prôtôn ở điểm A thì vận tốc của nó bằng 2,5.104 m/s. Khi bay đến B vận tốc của prôtôn bằng 0. Điện thế tại A bằng 500 V/m. Hỏi điện thế tại điểm B? Cho biết prôtôn có khối lượng 1,67.10-27 kg và có điện tích 1,6.10-19 C.
11.Mặt trong của màng tế bào trong cơ thể sống mang điện tích âm, mặt ngoài mang điện tích dương. Hiệu điện thế giữa 2 mặt này bằng 0,07 V. Màng tế bào dày 8.10-9m. Hỏi cường độ điện trường trong màng tế bào bằng bao nhiêu ?
12.Cho 2 tấm kim loại phẳng rộng, đặt nằm ngang, song song với nhau và cách nhau d= 5cm. Hiệu điện thế giữa 2 tấm đó bằng 50 V.
a/Hỏi điện trường và các đường sức điện trường ở bên trong 2 tấm kim loại có gì đáng chú ý? Tính cường độ điện trường trong khoảng không gian đó.
b/Một electron có vận tốc ban đầu rất nhỏ chuyển động từ tấm tích điện âm về phía tấm tích điện dương. Hỏi khi tới tấm tích điện dương thì electron nhận được một năng lượng bằng bao nhiêu? Tính vận tốc của electron lúc đó.
13.Cho 1 điện trường đều có cường độ 4.103 V/m. Vectơ cường độ điện trường song song với cạnh huyền BC của tam giác vuông ABC và có chiều từ B đến C.
a/ Tính hiệu điện thế giữa 2 điểm BC, AB, AC. Cho biết AB= 6cm, AC= 8cm.
b/Gọi H là chân đường cao hạ từ đỉnh A xuống cạnh huyền. Tính hiệu điện thế giữa 2 điểm A và H.
14.Giữa 2 điểm A, B có hiệu điện thế bằng bao nhiêu nếu 1 điện tích q= 10-6 C thu được năng lượng W=2.10-4 J khi đi từ A đến B.
15.Hiệu điện thế giữa 2 điểm M, Ntrong điện trường UMN = 100 V.
a/ Tính công của lực điện trường khi 1 electron di chuyển từ M đến N.
b/ Tính công cần thiết để di chuyển electron từ M đến N.
16.Để di chuyển q= 10-4 C từ rất xa vào điểm M của điện trường, cần thực hiện công A’= 5.105 J. Tìm điện thế ở M ( gốc điện thế ở ).
17.Khi bay qua 2 điểm M, N trong điện trường electron tăng tốc, động năng tăng thêm 250eV (1eV=1,6.10-19 J). Tính UMN.
18.Electron chuyển động không vận tốc đầu từ A đến B trong điện trường đều UBA= 45,5V. Tìm vận tốc của electron tại B.
19.Một electron bay với vận tốc v= 1,2.103 m/s từ một điểm có điện thế V1= 600V theo hướng các đường sức. Xác định điện thế V2 của điểm mà ở đó electron dừng lại.
20.Một điện tích q= 10-8 C chuyển dịch dọc theo các cạnh của 1 tam giác đều ABC cạnh a= 20cm đặt trong điện trường đều cường độ E = 3000V/m. Tính công thực hiện để dịch chuyển điện tích q theo các cạnh AB, BC, CA, biết rằng điện trường E có hướng song song với BC.
21.Một electron bay dọc theo đường sức của điện trường đều E với vận tốc v¬0= 106 m/s và đi được quãng đường d= 20cm thì dừng lại. Tìm độ lớn của cường độ điện trường E.
22.Hai bản kim loại phẳng nằm ngang, song song và cách nhau d= 10cm. Hiệu điện thế giữa 2 bản U= 100V. Một electron có vận tốc ban đầu v0= 5.106 m/s chuyển động dọc theo đường sức về phía bản tích điện âm. Electron chuyển động như thế nào? Cho biết điện trường giữa 2 bản là điện trường đều và bỏ qua tác dụng của trọng trường.
23.Cho 3 bản kim loại phẳng A, B, C đặt song song với nhau, tích điện đều, cách nhau các khoảng d1= 2,5cm ; d2= 4cm. Biết điện trường giữa các bản là đều, có độ lớn E1= 8.104 V/m ; E2= 105 V/m và co’ chiều như hình vẽ. Nối bản A với đất ( VA= 0 ), hãy tính các điện thế VB, VC của 2 bản B, C.
24.Một e di chuyển một đoạn 0,6 cm từ điểm M đến điểm N dọc theo một đường sức điện của 1 điện trường đều thì lực điện sinh công 9,6.10-18J
1) Tính công mà lực điện sinh ra khi e di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến điểm P theo phương và chiều nói trên?
2) Tính vận tốc của e khi nó tới P. Biết vận tốc của e tại M bằng không
HD: Ta dùng công thức: AMN =q.E. vì AMN>0; q<0; E>0 nên <0 tức là e đi ngược chiều đường sức.Với =- 0,006 m ta tính được E suy ra ANP= q.E. = 6,4.10-18 J
Dùng ĐL động năng ta tính được vP= 5,93.106m/s
25.Bắn một e với vận tốc ban đầu v0 vào điện trường đều giữa hai bản kim loại phẳng song song,nằm ngang theo phương vuông góc với đường sức của điện trường. Electrôn bay vào khoảng chính giữa 2 bản. Hiệu điện thế giữa 2 bản là U
1) Biết e bay ra khỏi điện trường tại điểm nằm sát mép một bản. Viết biểu thức tính công của lực điện trong sự dịch chuyển cuả e trong điện trường
2) Viết công thức tính động năng của e khi bắt đầu ra khỏi điện trường
HD: 1) Ta nhận thấy e phải lệch về phía bản dương. Gọi d là khoảng cách giữa 2 bản
A=q.E.(-d/2)=q.(-U/2) với q<0
2) Dùng định lí động năng: W2-W1=A W2= (m.v02- e.U)/2
26.Một hạt mang điện tích q=+1,6.10-19C ; khối lượng m=1,67.10-27kg chuyển động trong một điện trường. Lúc hạt ở điểm A nó có vận tốc là 2,5.104 m/s. Khi bay đến B thì nó dừng lại. Biết điện thế tại B là 503,3 V. Tính điện thế tại A ( ĐS: VA= 500 V)
HD:
27.Cho 2 bản kim loại phẳng có độ dài l=5 cm đặt nằm ngang song song với nhau,cách nhau d=2 cm. Hiệu điện thế giữa 2 bản là 910V. Một e bay theo phương ngang vào giữa 2 bản với vận tốc ban đầu v0=5.107 m/s. Biết e ra khỏi được điện trường. Bỏ qua tác dụng của trọng trường
1) Viết ptrình quĩ đạo của e trong điện trường
2) Tính thời gian e đi trong điện trường? Vận tốc của nó tại điểm bắt đầu ra khỏi điện trường?
3) Tính độ lệch của e khỏi phương ban đầu khi ra khỏi điện trường? ( ĐS: 0,4 cm)
28.Ba điểm A,B,C tạo thành một tam giác vuông (vuông ở A); AC= 4 cm; AB=3 cm nằm trong một điện trường đều có song song với cạnh CA, chiều từ C đến A. Điểm D là trung điểm của AC.
1) Biết UCD=100 V. Tính E, UAB; UBC ( ĐS: 5000V/m; UBC=-200 V; UAB=0)
2) Tính công của lực điện khi một e di chuyển :
a) Từ C đến D
b) Từ C đến B
c) Từ B đến A
HD: Dùng các công thức: AMN=q.UMN; E= UMN/ ; UMN=VM-VN
29.Một hạt bụi mang điện có khối lượng m=10-11g nằm cân bằng giữa 2 bản của 1 tụ điện phẳng. Khoảng cách giữa 2 bản là d=0,5 cm. Chiếu ánh sáng tử ngoại vào hạt bụi. Do mất một phần điện tích,hạt bụi sẽ mất cân bằng. Để thiết lập lại cân bằng người ta phải tăng hiệu điện thế giữa 2 bản lên một lượng =34V. Tính điện lượng đã mất đi biết ban đầu hđt giữa 2 bản là 306,3V
HD: Lúc đầu: m.g=F=q.U/d (1); Sau đó (q- ).(U+ )/d = m.g (2). Từ (1) và (2) ta được
30.Giữa 2 bản của tụ điện đặt nằm ngang cách nhau d=40 cm có một điện trường đều E=60V/m. Một hạt bụi có khối lượng m=3g và điện tích q=8.10-5C bắt đầu chuyển động từ trạng thái nghỉ từ bản tích điện dương về phía tấm tích điện âm. Bỏ qua ảnh hưởng của trọng trường. Xác định vận tốc của hạt tại điểm chính giữa của tụ điện ĐS: 0,8 m/s
HD: Tính a theo ĐL 2 sau đó dùng công thức của chuyển động biến đổi đều
31.Cho 3 bản kim loại phẳng A,B,C đặt song song với nhau,tích điện đều cách
nhau các khoảng d1=2,5 cm; d2=4 cm.Biết CĐĐT giữa các bản là đều có
độ lớn E1=8.104V/m; E2=105V/m có chiều như hình vẽ. Nối bản A với đất.
Tính điện thế của bản B và C
HD: VA-VB=E1.d1 VB; VC-VB=E2.d2 VC=2000 V
32.Một quả cầu tích điện khối lượng m=0,1 g nằm cân bằng giữa 2 bản tụ điện phẳng đặt thẳng đứng cách nhau d=1cm. Hiệu điện thế giữa 2 bản là U. Góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng là 100. Điện tích của quả cầu là 1,3.10-9C. Tìm U (cho g=10m/s2) ĐS: 1000 V
VẬT DẪN VÀ ĐIỆN MÔI TRONG ĐIỆN TRƯỜNG-TỤ ĐIỆN - NĂNG LƯỢNG TỤ ĐIỆN
I.CÂU HỎI GIÁO KHOA:
1) Tụ điện là gì ? Tụ điện phẳng có cấu tạo thế nào ?
2) Điện dung của tụ điện là gì ?
3) Điện dung của tụ điện phụ thuộc những yếu tố nào? Nêu công thức tính điện dung của tụ điện phẳng.
4) Viết công thức xác định năng lượng của tụ điện và năng lượng điện trường trong tụ điện phẳng.
II.BÀI TẬP:
1.Một tụ điện có điện dung 500 pF được mắc vào 2 cực của 1 máy phát điện có hiệu điện thế 220V. Tính điện tích của tụ điện.
2.Cho 1 tụ điện phẳng mà 2 bản có dạng hình tròn bán kính 2cm và đặt trong không khí. Hai bản cách nhau 2mm.
a/ Tính điện dung của tụ điện.
b/ Có thể đặt 1 hiệu điện thế lớn nhất là bao nhiêu vào 2 bản tụ điện đó? Cho biết điện trường đánh thủng đối với không khí là 3.106 V/m.
3.Một tụ điện phẳng được mắc vào 2 cực của 1 nguồn điện có hiệu điện thế 50 V. Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi kéo cho khoảng cách của 2 bản tụ điện tăng gấp 2 lần. Tính hiệu điện thế của tụ điện đó.
4.Hai tụ điện có điện dung C1= 0,4 µF, C2= 0,6 µF ghép song song với nhau. Mắc bộ tụ điện đó vào nguồn điện có hiệu điện thế U < 60 V thì một trong 2 tụ điện đó có điện tích bằng 3.10-5 C. Tính :
a/ Hiệu điện thế U.
b/ Điện tích của tụ điện kia.
5.Điện dung của 3 tụ điện ghép nối tiếp nhau là C1= 20pF, C2= 10pF, C3= 30pF. Tính điện dung của bộ tụ điện đó.
6.Cho 3 tụ điện được mắc thành bộ theo sơ đồ như hình. Cho C1= 3 µF, C2= C3= 4 µF. Nối 2 điểm M, N với 1 nguồn điện có hiệu điện thế U= 10V. Hãy tính :
a/ Điện dung và điện tích của bộ tụ điện đó.
b/ Hiệu điện thế và điện tích trên mỗi tụ điện.
7.Có 2 quả cầu KL nhỏ tích điện cách nằm nhau 2,5m trong không khí. Lực tác dụng lên mỗi quả cầu bằng 9.10-3 N. Cho 2 quả cầu tiếp xúc với nhau thì điện tích của 2 quả cầu đó bằng -3.10-6 C. Tìm điện tích của mỗi quả cầu.
8.Một tụ điện có điện dung 5.10-6F. Điện tích của tụ điện bằng 86µC. Hỏi hiệu điện thế trên 2 bản tụ điện?
9.Một tụ điện có điện dung 24 nF được tích điện đến hiệu điện thế 450 V thì có bao nhiêu electron di chuyển đến bản tích điện âm của tụ điện ?
10.Bộ tụ điện trong 1 chiếc đèn chụp ảnh có điện dung 750 µF được tích điện đến hiệu điện thế 330 V.
a/ Xác định năng lượng mà đèn tiêu thụ trong mỗi lần đèn lóe sáng.
b/ Mỗi lần đèn lóe sáng tụ điện phóng điện trong thời gian 5 ms. Tính công suất phóng điện trung bình của tụ điện.
11.Một tụ điện phẳng có điện dung 7 nF chứa đầy điện môi. Diện tích mỗi bản bằng 15 cm2 và khoảng cách giữa 2 bản bằng 1.10-5 m. Hỏi hằng số điện môi của chất điện môi trong tụ điện ?
12.Một bộ gồm 3 tụ điện ghép song song C1= C2= ½ C3. Khi được tích điện bằng nguồn có hiệu điện thế 45V thì điện tích của bộ tụ bằng 18.10-4 C. Tính điện dung của các tụ điện.
13.Hai tụ điện có điện dung C1= 2 µF, C2= 3 µF được mắc nối tiếp.
a/ Tính điện dung của bộ tụ điện.
b/ Tích điện cho bộ tụ điện bằng nguồn điện có hiệu điện thế 50 V. Tính điện tích và hiệu điện thế của các tụ điện trong bộ.
14.Bốn tụ điện được mắc thành bộ theo sơ đồ như hình bên. C1= 1 µF ; C2= C3= 3 µF. Khi nối hai điểm M, N với nguồn điện thì tụ điện C1 có điện tích Q1= 6 µC và cả bộ tụ điện có điện tích Q= 15,6 µC. Hỏi :
a/ Hiệu điện thế đặt vào bộ tụ điện ?
b/ Điện dung của tụ điện C4 ?
15.Có 3 tụ điện C1= 3 nF, C2= 2 nF, C3= 20 nF được mắc như hình bên. Nối bộ tụ điện với 2 cực một nguồn điện có hiệu điện thế 30 V.
a/ Tính điện dung của cả bộ, điện tích và hiệu điện thế trên các tụ điện.
b/ Tụ điện C1 bị “đánh thủng”. Tìm điện tích và hiệu điện thế trên 2 tụ điện còn lại.
16.Có 2 tụ điện phẳng điện dung C1= 0,3 nF, C2= 0,6 nF. Khoảng cách giữa 2 bản của 2 tụ điện d= 2mm. Tụ điện chứa đầy chất điện môi có thể chịu được cường độ điện trường lớn nhất là 10000 V/m. Hai tụ điện đó được ghép nối tiếp. Hỏi hiệu điện thế giới hạn đối với bộ tụ điện đó bằng bao nhiêu ?
17.Tụ điện phẳng gồm 2 bản tụ hình vuông cạnh a= 20cm đặt cách nhau d= 1cm. Chất điện môi giữa 2 bản là thủy tinh có E= 6. Hiệu điện thế giữa 2 bản U= 50 V.
a/ Tính điện dung của tụ điện.
b/ Tính điện tích của tụ điện.
c/ Tính năng lượng của tụ điện. Tụ điện này có dùng là nguồn điện được không ?
18.Tụ phẳng có các bản hình tròn bán kính 10cm, khoảng cách và hiệu điện thế 2 bản là 1cm và 108V. Giữa 2 bản là không khí. Tính điện tích tụ điện.
19.Tụ phẳng không khí có điện dung C= 500pF được tích điện đến hiệu điện thế U= 300V.
a/ Tính điện tích Q của tụ.
b/ Ngắt tụ điện khỏi nguồn. Nhúng tụ vào chất điện môi lỏng có = 2. Tính điện dung C1, điện tích Q1, hiệu điện thế U1 của tụ lúc đó.
c/ Vẫn nối tụ điện với nguồn. Nhúng tụ điện vào chất điện môi lỏng = 2. Tính C2, Q2, U2 của tụ khi đó.
20.Tụ phẳng không khí điện dung C= 2 pF tích điện ở hiệu điện thế U= 600 V.
a/ Tính điện tích Q của tụ.
b/ Ngắt tụ ra khỏi nguồn, đưa 2 bản tụ ra xa để khoảng cách tăng 2 lần. Tính C1, Q1, U1 của tụ.
c/ Vẫn nối tụ với nguồn, đưa 2 bản tụ ra xa để khoảng cách tăng 2 lần. Tính C2, Q2, U2 của tụ.
21.Tụ phẳng có điện tích mỗi bản là S= 100cm2, khoảng cách giữa 2 bản d= 1mm, giữa 2 bản là không khí. Tìm hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào 2 bản tụ và điện tích cực đại mà tụ có thể tích được. Biết điện trường giới hạn đối với không khí là 3.106 V/m.
22.Hai tụ điện có điện dung và hiệu điện thế giới hạn C1= 5 µF, U1gh = 500 V, C2¬¬ = 10 µF, U2gh = 1000 V. Ghép 2 tụ điện thành bộ. Tìm hiệu điện thế giới hạn của bộ tụ điện nếu hai tụ :
a/ Ghép song song.
b/ Ghép mối tiếp.
23.Cho mạch điện như hình vẽ:
C1 = 6 µF, C2 = 3 µF, C3 = 18 µF,
UAB = 18 V.
Tính Cbộ và điện tích mỗi tu.
24.Cho mạch điện :
C1 = 1 µF, C2 = 2 µF, C3 = 3 µF, C4 = 4 µF,
UAB = 100V.
Tính Cbộ và điện tích mỗi tụ.
25.Cho mạch điện :
C1 = 2 µF, C2 = 3 µF, C3 = 4 µF,C4 = 6 µF,
UAB = 1400 V. Tính :
a/ Cbộ.
b/ Điện thế và hiệu điện thế mỗi tụ.
26.Cho mạch điện :
C1 = C3 = C5 = 1µF,
C2 = 4µF,C4 = 1,2µF,
UAB = 30 V.
Tính :
a/ Điện dung của bộ tụ.
b/ Điện tích v hiệu điện thế mỗi tụ.
27.Cho mạch điện :
C1 = C2 = C3 = 0,6 µF,
C3 = C4 = 4 µF,
UAB = 2 V. Tính :
Cbộ , hiệu điện thế và điện tích mỗi tụ.
28.Cho bộ tụ điện :
C1 = 3µF, C2 = 6µF,
C3 = C4 = 4µF,
C5 = 8µF,
U = 900 V. Tính Hiệu điện thế giữa 2 điểm AB.
29.Cho bộ tụ điện : C1 = C4 = C5 = 2µF, C2 = 1µF, C3 = 4µF,UAB = 12 V. Tính :
a/ Điện dung bộ tụ.
b/ Hiệu điện thế v điện tích mỗi tụ.
30.Cho mạch điện U = 120V ; C1 = C2 = 2µF, C3 = 3µF, C4 = 8µF.
a/ K mở, tìm hiệu điện thế giữa 2 điểm M, N. Tính điện tích mỗi tụ.
b/ K đóng, tính điện lượng chuyển qua khóa K.
31.Cho mạch điện như hình :C1 = 10µF, C2 = 5µF, C3 = 4µF,
U = 38 V. Tính :
a/ Điện dung bộ tụ, điện tích và hiệu điện thế trên các tụ điện.
b/ Tụ 2 bị “ đánh thủng “, tìm điện tích và hiệu điện thế trên tụ C1.
32.Cho mạch tụ như hình vẽ :
Biết C1 = 2µF, C2 = 10µF,
C3 = 5µF, U1 = 18V, U2 = 10V.
Tính điện tích và hiệu điện thế trên mỗi tụ.
33.Hai bản của tụ điện phẳng có dạng hình tròn bán kính R=60 cm,khoảng cách giữa 2 bản là 2 mm. Giữa 2 bản là không khí.
a) Tính điện dung của tụ điện ( 5.10-9F)
b) Có thể tích cho tụ điện đó một điện tích lớn nhất là bao nhiêu để tụ điện không bị đánh thủng. Biết cđđt lớn nhất mà không khí chịu được là 3.106 V/m . Hiệu điện thế lớn nhất giữa 2 bản tụ là bao nhiêu? ( 6.103V; 3.10-5C)
HD: Umax= Emax.d; Qmax=C.Umax
34.Một tụ điện không khí có C=2000 pF được mắc vào 2 cực của nguồn điện có hđt là U=5000 V
a) Tính điện tích của tụ điện ( 10-5C)
b) Nếu người ta ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi nhúng nó chìm hẳn vào một điện môi lỏng có hằng số điện môi =2. Tìm điện dung của tụ và hiệu điện thế của tụ ( 1000 pF; 2500 V)
c) Nếu người ta không ngắt tụ khỏi nguồn và đưa tụ vào điện môi lỏng như ở phần 2. Tính điện tích và hđt giữa 2 bản tụ
HD: Nếu ngắt tụ khỏi nguồn rồi đưa nó vào điện môi thì điện tích không đổi chỉ có điện dung thay đổi. Nếu không ngắt tụ khỏi nguồn và nhúng tụ vào điện môi thì hđt không đổi,điện tích thay đổi
35.Một tụ điện có điện dung C= 2 được tích điện, điện tích của tụ là 103 . Nối tụ điện đó vào bộ ác qui có SĐĐ E=50V. Bản tích điện dương nối với cực dương. Hỏi khi đó năng lượng của bộ ác qui tăng lên hay giảm đi? Tăng hay giảm bao nhiêu?
HD: Tính năng lượng trước: W=Q2/2C; năng lượng sau: W’=CU’2/2=C.E2/2 Lấy W-W’
36.Một tụ điện phẳng mà điện môi có =2 mắc vào nguồn điện có hđt U=100 V; khoảng cách giữa 2 bản là d=0,5 cm; diện tích một bản là 25 cm2
1) Tính mật độ năng lượng điện trường trong tụ
2) Sau khi ngắt tụ ra khỏi nguồn,điện tích của tụ điện phóng qua lớp điện môi giữa 2 bản tụ đến lúc điện tích của tụ bằng không. Tính nhiệt lượng toả ra ở điện môi
HD: Nhiệt lượng toả ra ở điện môi bằng năng lượng của tụ
37.Hai bản của 1 tụ điện phẳng không khí có dạng hình chữ nhật kích thước 10cm x 5cm. Tụ điện được tích điện bằng một nguồn điện sao cho CĐĐT giữa 2 bản tụ là 8.105 V/m . Tính điện tích của tụ điện trên. Có thể tính được hđt giữa 2 bản tụ không?
HD: Q=C.U= E.d ; Không thể tính được U vì chưa biết d
38.Có 2 tụ điện, tụ điện 1 có điện dung C1=1 tích điện đến hđt U1=100 V; tụ điện 2 có điện dung C2= 2 tích điện đến hđt U2=200 V
a) Nối các bản tích điện cùng dấu với nhau. Tính hiệu điện thế và điện tích của mỗi tụ điện sau khi nối và nhiệt lượng toả ra sau khi nối các bản
b) Hỏi như phần 1 nhưng chỉ khác ta nối các bản trái dấu của 2 tụ với nhau
HD:
a) Cb=C1+C2; Qb=Q1+Q2; Ub=Qb/Cb=U1’=U2’ Q1’ và Q2’
Tính năng lượng trước: W=C1U12/2+ C2U22/2; năng lượng sau: W’=CbUb2/2; Q=W-W’
b) Làm tương tự chỉ khác Qb=Q2-Q1; Cb=C1+C2
39.Một bộ tụ gồm 5 tụ điện giống hệt nhau nối tiếp mỗi tụ có C=10 được nối vào hđt 100 V
a) Hỏi năng lượng của bộ thay đổi ra sao nếu 1 tụ bị đánh thủng
b) Khi tụ trên bị đánh thủng thì năng lượng của bộ tụ bị tiêu hao do phóng điện. Tìm năng lượng tiêu hao đó.
HD: a) Độ biến thiên năng lượng của bộ là: W=W2-W1=(1/2)Cb2U2-(1/2)Cb1U2=….>0 tức là năng lượng của bộ tăng lên (mặc dù có sự tiêu hao năng lượng do đánh thủng)
b) Tính điện tích của bộ tụ lúc trước và sau rồi tính =q2-q1>0. Năng lượng của tụ tăng vì nguồn đã thực hiện công A để đưa thêm điện tích đến tụ: A= .U. Theo ĐLBTNL: A= W+Wtiêu hao
Từ đó tính được Wtiêu hao
40.Một tụ điện nạp điện tới hiệu điện thế U1=100 V được nối với với tụ điện thứ hai cùng điện dung nhưng được nạp điện tới hiệu điện thế U2=200V. Tính hiệu điện thế giữa các bản của mỗi tụ điện trong hai trường hợp sau:
a) Các bản tích điện cùng dấu nối với nhau (150 V)
b) Các bản tích điện trái dấu nối với nhau (50 V)
41.Ba tụ điện có điện dung C1=0,002 F; C2=0,004 F; C3=0,006 F được mắc nối tiếp thành bộ. Hiệu điện thế đánh thủng của mỗi tụ điện là 4000 V.Hỏi bộ tụ điện trên có thể chịu được hiệu điện thế U=11000 V không? Khi đó hiệu điện thế đặt trên mỗi tụ là bao nhiêu?
ĐS: Không. Bộ sẽ bị đánh thủng; U1=6000 V; U2=3000 V; U3=2000 V
42.Ba tụ điện có điện dung lần lượt là: C1=1 F; C2=2 F; C3 =3 F có thể chịu được các hiệu điện thế lớn nhất tương ứng là: 1000V;200V; 500V. Đem các tụ điện này mắc thành bộ
1) Với cách mắc nào thì bộ tụ điện có thể chịu được hiệu điện thế lớn nhất
2) Tính điện dung và hiệu điện thế của bộ tụ điện đó
ĐS: C1nt(C2//C3); 1200 V; 5/6 F
43. Sáu tụ được mắc: ( ((C1nt(C2//C3))//C4 ) )nt C5 nt C6 ; C1=…C6=60 F; U=120V
Tính điện dung của bộ và điện tích của mỗi tụ
44.Hai bản của một tụ điện phẳng(diện tích mỗi bản là 200 cm2) được nhúng trong dầu có hằng số điện môi 2,2 và được mắc vào nguồn điện có hđt là 200 V. Tính công cần thiết để giảm khoảng cách giữa 2 bản từ 5 cm đến 1 cm(sau khi cắt tụ ra khỏi nguồn) (1,2.10-7J)
45.Tại 4 đỉnh của một hình vuông LMNP có 4 điện tích điểm qL=qM=q=4.10-8C; qN=qP=-q. Đường chéo của hình vuông có độ dài a=20 cm. Hãy xác đinh:
a)Điện thế tại tâm hình vuông?
b)Điện thế tại đỉnh L của hình vuông? Công tối thiểu để đưa q từ L-O
ĐS: 0 V; -1800 V; Công của lực điện là A=-7,2.10-5J; công của ngoại lực A’=-A
46.Hai bản phẳng song song cách nhau d=5,6 mm, chiều dài mỗi bản là 5 cm. M
Tiêu đề: bai tập hay 1 
Sun Oct 09, 2011 6:26 am
