Bài giảng Vật lí Lớp 11 - Bài tập chương I

BÀI TẬP CHƯƠNG I 
Bài 11 trang 21 : Tính cường độ điện trương và vẽ vecto cường độ điện trường do một điện tích điểm + 4. 10 -9 C gây ra tai một điểm cách nó 5 cm trong môi trường có hằng số điện môi là 2 
Tóm tắt : 
Q = + 4.10 -9 C 
 r = 5 cm = 0,05m 
 = 2 
E ? 
Bài giải : 
Cường độ điện trương do điện tích Q gây ra tại một điểm : 
Q 
M 
r 
Bài 13 trang 21 : tai hai đểm A B cách nhau 5 cm trong chân không có hai điện tích q 1 = 16.10 -8 và q 2 = - 9.10 -8 C. Tính cường độ điện trường tổng hợp và vẽ vecto cường độ điện trường tai một điểm C nằm cách A một khoảng 4 cm và cách B một khoảng 3 cm 
Tóm tắt : 
q 1 = 16.10 -8 C tại A 
q 2 = - 9.10 -8 C tại B 
AB = 5cm = 0,05 m 
CA = 4cm = 0,04m 
CB = 3 cm = 0,03 m 
E C 
Bài giải 
Nhận xét 3 điểm A,B, C làm thành tam giác vuông tai C 
A 
B 
C 
Cường độ điện trường do q 2 gây ra tại C 
Cường độ điện trường do q 1 gây ra tại C 
Cường độ điện trường tổng hợp do q 1 , q 2 gây ra tại C 
Bài tập bổ sung: Hai điện tích q 1 = q 2 =5.10 -6 C được đặt cố định tại hai đỉnh B,C của một tam giác đều cạnh a = 8cm.Các điện tích được đặt trong không khí 
Xác định cường độ điện trường tai đỉnh A của tam giác nói trên 
Nếu q 1 = 5.10 -6 C và q 2 = -5.10 -6 C 
Tóm tắt : 
ABC đếu 
a = 8cm = 0,08m 
q 1 = q 2 = 5.10 -6 C tại B,C 
Tìm E A 
B 
C 
A 
q 1 
q 2 
Cường độ điện trường do q 2 gây ra tại A 
Cường độ điện trường do q 1 gây ra tại A 
Cường độ điện trường tổng hợp do q 1 , q 2 gây ra tại C 
 Ta thấy E 1 = E 2 
Độ lớn : 
Tương tự khi q 1 = 5.10 -6 C và q 2 = - 5.10 -6 C 
B 
C 
A 
q 1 
q 2 
E 1 = E 2 = .. 
Cường độ điện trường tổng hợp do q 1 , q 2 gây ra tại C 
Độ lớn : 
Bài 1 : Cho hai điện tích dương q 1 = 2nCvà q 2 = 0,018 C đặt cố định trong không khí và cách nhau 10cm. Đặt thêm điện tích thứ ba q 0 trên đường thẳng nối hai điện tích sao cho q 0 nằm cân bằng . Hãy tìm : 
Vị trí đặt q 0 
Dấu và độ lớn của q 0 
Tóm tắt : 
q 1 = 2nC = 2.10-9 C 
q 2 = 0,018 C 
 = 18.10 -9 C 
Hệ cân bằng 
Vị trí đặt q 0 , dấu và độ lớn 
Bài giải : 
Vị trí M để điện tích q 0 cân bằng : 
Giả sử q 1 , q 2 được đặt cố tại hai điểm AB như hình vẽ . 
q 0 cân bằng khi : 
F 10 
F 20 
+ = 0 
F 10 
F 20 
= - 
F 10 = F 20 
F 10 
F 20 
 
 
Vì q 1 và q 2 cùng dấu nên q 0 có dấu tùy ý đặt M trên va trong đoạn thẳng nối q 1, ,q 2 
Đặt AM = x , BM =a - x 
A 
B 
a 
q 1 
q 2 
Vậy q 0 có độ lớn tùy ý 
M 
F 20 
F 10 
F 10 
F 20 
b. Kết quả tìm được cho thấy điện tích q 0 có dấu và độ lớn tùy ý. 
Chú ý : Khi q 1 ,q 2 cố định , điện tích q 0 cân bằng thì hệ 3 điện tích cũng cân bằng 
Khi q 1 và q 2 cùng dấu thì q 0 được dặt trên và trong đoạn thẳn g nối q 1 , q 2 và ở gần bên điện tích có độ lớn nhỏ 
Khi q 1 và q 2 trái dấu thì q 0 được dặt trên và ngoài đoạn thẳng nối q 1 , q 2 và ở gần bên điện tích có độ lớn nhỏ 
Bài 1 2 trang 21 : Cho hai điện tích dương q 1 = 3.10 -8 Cvà q 2 = -4.10 -8 C đặt tại 2 điểm trong không khí và cách nhau 10cm. Hãy tìm những điểm mà tại đó cường độ điện trường bằng 0 
Tóm tắt : 
q 1 = 3.10 -8 C tại A 
 q 2 = -4.10 -8 C tai B 
AB = 10cm. 
 điểm M ? Có E M = 0 
Giải 
Gọi M là điểm có ường độ điện trường bằng 0 
 
(1) 
(2) 
A 
B 
q 1 
q 2 
Từ (1) 
Vì q 1 , q 2 trái dấu nên M phải ở ngoài đoạn AB nối q 1 và q 2 
A 
B 
q 1 
q 2 
M 
A 
B 
q 1 
q 2 
M 
M 
Từ (2) 
Vây M luôn nằm ngoài gần phía điện tích có độ lớn nhỏ gần q 1 
A 
B 
q 1 
q 2 
M 
Giải phương trình tìm x 
I.CÔNG LỰC ĐIỆN 
Công lực điện khi điện tích di chuyển từ M đến N 
d MN : hinh chiếu quỹ đạo MN xuống phương đường sức 
Cùng chiều đường sức d MN > 0 và ngược lại 
d MN = Scos  với 
Công lực điện khi điện tích di chuyển từ M đến N không phụ thuộc hình dạng đường đi chỉ phụ thuộc vị trí đầu và vị trí cuối . Công lực điện trên quỹ đạo kín bằng 0 
II.THẾ NĂNG ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG 
Thế năng của điện tích trong điện trường đặc trưng cho điện trường về mặt sình công 
II.THẾ NĂNG ĐIỆN TÍCH TRONG ĐIỆN TRƯỜNG 
Thế năng của điện tích trong điện trường đều : 
 W M = qEd = q.V M 
trong đó d lá khoảng cách từ M đến bản âm 
V M : điệnthế tai điểm M 
Thế năng của điện tích trong điện trường bất kì : 
 W M =A M  = q.V M 
trong đó A M  la công làm điện tích di chuyển từ M đến vô cùng 
 V M : điện thế tai điểm M 
Công lực điện làm di chuyển điện tích từ M đến con bằng độ giảm thế năng 
 A MN = W M - W N 
 BÀI TẬP 
Bài 5 trang 25 :Một electron di chuyển được đoạn đường 1cm, dọc theo một đường sức dưới tác dụng của lực điện trong điện trường đều có cường độ điện trường 1000V/m. Hỏi công của lực điện trong sự di chuyển electron 
E 
F 
M 
N 
Tóm tắt : 
Lực điện thực hiên công di chuyển e 
s = 1cm doc theo đường sức 
E = 1000V/m 
A lực điện 
Công của lực điện trong sự di chuyển electron 
Giải 
Lực điện tác dụng lên electron 
q <0 nên F ngược chiều E electron đi ngược chiểu điện trường d MN = - s = - 0,01m 
A MN = q Ed MN = -1,6.10 -19 .1000.(-0,01) 
d MN < 0 
Bài7 trang 25 : Một electron được thả không vận tốc đầu ở sát bản âm, trong điện trường giữa hai abn3 kim loại phẳng , tích điện trái dấu . Cường độ điện trường giữa hai bản là 1000V/m. Khoảng cách giữa hai bản là 1 cm. 
Tính động năng của electron khi nó đến đập vào bản dương 
Tóm tắt : 
v 1 = v 0 = 0 
d = 1cm = 0,01m 
E = 100V/m 
W đ ở bản dương 
Giải : 
Electron được thả sát bản âm nên sẽ đi ngược chiều điện trường đến bản dương 
Dịnh lí động năng 
1 
2 
W d2 = A 12 = q e U 12 
 U 12 = -U 21 = Ed = -100.0,01 = -1V 
 q e = - 1,6.10 -19 C 
W d2 = -1.-1,6.10 -19 = 1,6.10 -19 J 
Bài 6 trang 29 : Một electron được thả không vận tốc đầu ở sát bản âm, trong điện trường giữa hai abn3 kim loại phẳng , tích điện trái dấu . Cường độ điện trường giữa hai bản là 1000V/m. Khoảng cách giữa hai bản là 1 cm. 
Tính động năng của electron khi nó đến đập vào bản dương 
Bài1 : Tính lực tương tác tĩnh điện giữa một (e) và một (p) nếu khoảng cách giữa chúng bằng 5.10 -9 m . Coi (e) và (p) như những điện tích điểm. 
Tóm tắt 
q e = q p = 1.6.10 -19 C 
r = 5.10 -9 m 
F =? 
Giải 
Lực tương tác giữa hai điện tích 
F = .. 
Bài2 : Hai quả cầu nhỏ giống nhau, bằng kim loại , có khối lượng 5g , được treo cùng một điểm O , bằng hai sợi chỉ mảnh không dãn , dài 10cm. Hai quả cầu tiếp xúc với nhau . Tích điện cho một quả cầu thì thấy chúng đẩy nhau làm 2 dây treo lệch nhau một góc 60 0. Tìm điện tích đã truyền cho các quả cầu 
Tóm tắt 
m 1 = m 2 = 5g = 5.10 -3 kg 
l = 10cm = 0,1m 
Tích điện : đẩy nhau 
2 = 60 0 
Q = ? 
Giải 
Tìm điện tích các quả cầu 
Gọi điện tích các quả cầu sau khi tiếp xúc là q 
Các lực tác dụng lên mổi quả cầu : 
Điều kiện cân bằng 
 
 
 
r = l = 0.1m 
Vậy điện tích đã truyền cho các quả cầu là Q = 2q = 3.58.10 -7 C 
Bài 3 : Có hai điện tích điểm q 1 = 3.10 -6 C q 2 = -q đặt tại hai điểm A và B, cách nhau một khoảng AB = 2d . một điện tích dương q 3 đặt trên đường trung trực của AB cách AB một khoảng x. 
Xác đinh lực điện tác dụng lên q 3 . Biết q 3 = 4.10 -6 (C) 
 Với d= 6cm, x= 8cm; . 
Tóm tắt 
q 1 = -q 2 = 3.10 -3 C 
AB = 2d 
 = 12cm= 0,12m 
q 3 = 4.10 -6 C trên dường trung trực AB x = 8cm 
Lực td lên q 3 
Giải 
Lực tác dụng lên điện tích q 3 
Xác định vị trí các 
điện tích, AC= BC = 10cm 
A(q 1 ) 
B(q 2 ) 
C(q 3 ) 
Lực do q 1 tác dụng lên q 3 
Lực do q 2 tác dụng lên q 3 
Giải 
Lực tác dụng lên điện tích q 3 
Lực tổng hợp tác dụng lên q 3 
Với 
A(q 1 ) 
B(q 2 ) 
C(q 3 ) 
 
 
K 
Vì F 13 = F 23 và chúng hợp nhau một góc 2  
Do đó độ lớn của lực F là 
Bài 4 : Có Một hệ điện tích gồm một ion dương + e và hai ion âm giống nhau nằm cân bằng. Khoảng cách giữa hai ion là a . Bỏ qua trong lượng của ác ion 
Hãy cho biết cấu trúc hệ và khỏang cách giữa ion dương và ion âm ( theo a) 
Tính điện tích của một ion âm theo e 
A(q 1 ) 
B(q 2 ) 
C(q 3 ) 
Hệ ba điện tích nằm cân bằng khi khi chúng cùng nằm trên đường thẳng và lần lượt trái dấu nhau 
Vì 2 ion âm giống nhau nên khi hệ thống cân bằng thì chúng phải đối xứng nhau qua ion dương  AC = BC = a/2 
a. Tìm vị trí và khoảng cách các ion 
b. Tính điện tích ion âm theo e 
Xét sự cân bằng của q 1 
b. Tính điện tích ion âm theo e 
Xét sự cân bằng của q 1 
A(q 1 ) 
B(q 2 ) 
C(q 3 )