Bài tập Vật lí Lớp 11 - Chương 2: Dòng điện không đổi - Chuyên đề 2: Điện trường - Dạng 1: Xác định cường độ điện trường gây bởi điện tích điểm. Lực điện trường tác dụng lên điện tích điểm (Có lời giải)

Nội dung text: Bài tập Vật lí Lớp 11 - Chương 2: Dòng điện không đổi - Chuyên đề 2: Điện trường - Dạng 1: Xác định cường độ điện trường gây bởi điện tích điểm. Lực điện trường tác dụng lên điện tích điểm (Có lời giải)

1. CHƯƠNG II DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI CHUYÊN ĐỀ 2 ĐIỆN TRƯỜNG B. CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI DẠNG 1 Xác định cường độ điện trường gây bởi điện tích điểm. Lực điện trường tác dụng lên điện tích điểm 1: Phương pháp chung A. Lực điện trường - Lực điện trường tác dụng lên một điện tích điểm q đặt trong điện trường được xác định bởi công thức:   F qE  Trong đó: E là véctơ cường độ điện trường tại điểm đặt q (V/m). q là điện tích (C).  F là lực điện (N). B. Cường độ điện trường gây ra bởi một điện tích điểm Điểm đặt: Điểm đang xét Phương: Trùng với đường thẳng nối điện tích điểm và điểm đang xét. Chiều: Hướng ra xa điện tích q nếu q 0 . Hướng về phía điện tích q nếu q 0 . q Độ lớn: E k r 2 Trong đó k 9.109 Nm2 / C 2 q là độ lớn của điện tích điểm (C).  là hằng số điện môi của môi trường. r là khoảng cách từ điện tích điểm đến điểm ta xét (m). STUDY TIP   - Nếu q 0 thì F  E (cùng phương, cùng chiều).   - Nếu q 0 thì F  E (cùng phương, ngược chiều). Trang 1
2. 2: Ví dụ minh họa Ví dụ 1: Xác định độ lớn của vectơ cường độ điện trường tại điểm M trong không khí cách điện tích điểm q 2.10 8 (C) một khoảng 3 cm. A. 2.105 V/m . B. 2.103 V/m . C. 2.107 V/m . D. 2.104 V/m . Lời giải Đổi đơn vị: r 0,03 (m). Trong không khí có  1. Cường độ điện trường do điện tích gây ra tại M là: k Q 9.109.2.10 8 E . 2.105 (V/m) M  r 2 1.0,032 Đáp án A STUDY TIP Hằng số điện môi của không khí xấp xỉ 1: Ví dụ 2: Một điện tích điểm dương Q trong chân không gây ra một điện trường có cường độ E 3.104 V/m tại điểm M cách điện tích một khoảng 30 cm. Tính độ lớn điện tích Q? A. 2.10 5 (C).B. 3.10 7 (C).C. 2.10 6 (C).D. 4.10 6 (C). Lời giải k Q Cường độ điện trường do điện tích gây ra tại M là: E . M  r 2 E r 2 3.104.0,32.1 Q M 3.10 7 (C). Vì Q 0 nên ta có Q 3.10 7 (C) k 9.109 Đáp án B Trang 2
3. BÀI TẬP RÈN LUYỆN KĨ NĂNG Câu 1: Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Điện trường tĩnh là do các hạt mang điện đứng yên sinh ra. B. Tính chất cơ bản của điện trường là nó tác dụng lực điện lên điện tích đặt trong nó. C. Véctơ cường độ điện trường tại một điểm luôn cùng phương, cùng chiều với vectơ lực điện tác dụng lên một điện tích đặt tại điểm đó trong điện trường. D. Véctơ cường độ điện trường tại một điểm luôn cùng phương, cùng chiều với vectơ lực điện tác dụng lên một điện tích dương đặt tại điểm đó trong điện trường. Câu 2: Đặt một điện tích dương, khối lượng nhỏ vào một điện trường đều rồi thả nhẹ. Điện tích sẽ chuyển động: A. dọc theo chiều của đường sức điện trường.B. ngược chiều đường sức điện trường. C. vuông góc với đường sức điện trường.D. theo một quỹ đạo bất kỳ. Câu 3: Đặt một điện tích âm, khối lượng nhỏ vào một điện trường đều rồi thả nhẹ. Điện tích sẽ chuyển động: A. dọc theo chiều của đường sức điện trường.B. ngược chiều đường sức điện trường. C. vuông góc với đường sức điện trường.D. theo một quỹ đạo bất kỳ. Câu 4: Phát biểu nào sau đây về tính chất của các đường sức điện là không đúng? A. Tại một điểm trong điện trường ta có thể vẽ được một đường sức đi qua. B. Các đường sức là các đường cong không kín. C. Các đường sức không bao giờ cắt nhau. D. Các đường sức điện luôn xuất phát từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm. Câu 5: Phát biểu nào sau đây là không đúng? A. Điện phổ cho ta biết sự phân bố các đường sức trong điện trường. B. Tất cả các đường sức đều xuất phát từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm. C. Cũng có khi đường sức điện không xuất phát từ điện tích dương mà xuất phát từ vô cùng. D. Các đường sức của điện trường đều là các đường thẳng song song và cách đều nhau. Câu 6: Công thức xác định cường độ điện trường gây ra bởi điện tích Q 0 , tại một điểm trong chân không, cách điện tích Q một khoảng r là: Q Q Q Q A. E 9.109 . B. E 9.109 . C. E 9.109 . D. E 9.109 . r 2 r 2 r r Câu 7: Một điện tích đặt tại điểm có cường độ điện trường 0,16 (V/m). Lực tác dụng lên điện tích đó bằng 2.10 4 (N). Độ lớn điện tích đó là: A. q 8.10 6 μC . B. q 1,25.10 3 μC . C. q 8 μC . D. q 12,5 μC . Câu 8: Cường độ điện trường gây ra bởi điện tích Q 5.10 9 (C), tại một điểm trong chân không cách điện tích một khoảng 10 (cm) có độ lớn là: A. E 0,450 (V/m).B. E 0,225 (V/m).C. E 4500 (V/m).D. E 2250 (V/m). Câu 9: Đáp án nào là đúng khi nói về quan hệ về hướng giữa véctơ cường độ điện trường và lực điện trường:   A. E cùng phương chiều với F tác dụng lên điện tích thử đặt trong điện trường đó. Trang 3
4.   B. E cùng phương ngược chiều với F tác dụng lên điện tích thử đặt trong điện trường đó.   C. E cùng phương chiều với F tác dụng lên điện tích thử dương đặt trong điện trường đó.   D. E cùng phương chiều với F tác dụng lên điện tích thử âm đặt trong điện trường đó. Câu 10: Trong các quy tắc vẽ các đường sức điện sau đây, quy tắc nào là sai: A. Tại một điểm bất kì trong điện trường có thể vẽ được một đường sức đi qua nó. B. Các đường sức xuất phát từ các điện tích âm, tận cùng tại các điện tích dương. C. Các đường sức không cắt nhau. D. Nơi nào cường độ điện trường lớn hơn thì các đường sức được vẽ dày hơn. Câu 11: Một điện tích q được đặt trong điện môi đồng tính, vô hạn. Tại điểm M cách q 40cm, điện trường có cường độ 9.105 V/m và hướng về điện tích q, biết hằng số điện môi của môi trường là 2,5. Xác định dấu và độ lớn của q: A. 40 μC. B. 40 μC. C. 36 μC. D. 36 μC. Câu 12: 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 . Độ lớn của điện tích đó là: A. 1,25.10 4 C.B. 8.10 2 C.C. 1,25.10 3 C. D. 8.10 4 C. Câu 13: Điện tích điểm q 3 μC đặt tại điểm có cường độ điện trường E 12000 V/m, có phương thẳng đứng chiều từ trên xuống dưới. Xác định phương chiều và độ lớn của lực tác dụng lên điện tích q:  A. F có phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới, F 0,36 N.  B. F có phương nằm ngang, chiều từ trái sang phải, F 0,48 N.  C. F có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên, F 0,36 N.  D. F có phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên, F 0,036 N. Câu 14: Một điện tích q 5 nC đặt tại điểm A. Xác định cường độ điện trường của q tại điểm B cách A một khoảng 10cm: A. 5000 V/m. B. 4500 V/m.C. 9000 V/m. D. 2500 V/m. Câu 15: Một điện tích q 10 7 C đặt trong điện trường của một điện tích điểm Q, chịu tác dụng lực F 3 mN. Tính cường độ điện trường tại điểm đặt điện tích q. Biết rằng hai điện tích cách nhau một khoảng r 30 cm trong chân không: A. 2.104 V/m. B. 3.104 V/m.C. 4.104 V/m. D. 5.104 V/m. Câu 16: Một điện tích q 10 7 C đặt trong điện trường của một điện tích điểm Q, chịu tác dụng lực F 3 mN. Tính độ lớn của điện tích Q. Biết rằng hai điện tích cách nhau một khoảng r 30 cm trong chân không: A. 0,5 μC. B. 0,3 μC. C. 0,4 μC. D. 0,2 μC. Câu 17: Một quả cầu nhỏ mang điện tích q 1nC đặt trong không khí. Cường độ điện trường tại điểm cách quả cầu 3cm là: A. 105 V/m. B. 104 V/m. C. 5.103 V/m. D. 3.104 V/m. Câu 18: Một quả cầu kim loại bán kính 4cm mang điện tích q 5.10 8 C. Tính cường độ điện trường trên mặt quả cầu: Trang 4
5. A. 1,9.105 V/m. B. 2,8.105 V/m. C. 3,6.105 V/m. D. 3,14.105 V/m. Câu 19: Cho hai quả cầu kim loại bán kính bằng nhau, tích điện cùng dấu tiếp xúc với nhau. Các điện tích phân bố như thế nào trên hai quả cầu đó nếu một trong hai quả cầu là rỗng; A. quả cầu đặc phân bố đều trong cả thể tích, quả cầu rỗng chỉ ở mặt ngoài. B. quả cầu đặc và quả cầu rỗng phân bố đều trong cả thể tích. C. quả cầu đặc và quả cầu rỗng chỉ phân bố ở mặt ngoài. D. quả cầu đặc phân bố ở mặt ngoài, quả cầu rỗng phân bố đều trong thể tích. Câu 20: Một giọt thủy ngân hình cầu bán kính 1mm tích điện q 3,2.10 13 C đặt trong không khí. Tính cường độ điện trường trên bề mặt giọt thủy ngân: A. E 2880 V/m. B. E 3200 V/m. C. E 32000 V/m. D. E 28800 V/m. Câu 21: Một quả cầu kim loại bán kính 4cm mang điện tích q 5.10 8 C. Tính cường độ điện trường tại điểm M cách tâm quả cầu 10cm: A. 36.103 V/m. B. 45.103 V/m. C. 67.103 V/m. D. 47.103 V/m. ĐÁP ÁN 1-C 2-A 3-B 4-D 5-B 6-B 7-B 8-C 9-C 10-B 11-A 12-C 13-D 14-B 15-B 16-B 17-B 18-B 19-C 20-A 21-B HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT Câu 1: Đáp án C. - Điện trường tĩnh là do các hạt mang điện đứng yên sinh ra. Tính chất cơ bản của điện trường là nó tác dụng lực điện lên điện tích đặt trong nó. - Véctơ cường độ điện trường tại một điểm luôn cùng phương, cùng chiều với vectơ lực điện tác dụng lên một điện tích dương đặt tại điểm đó trong điện trường. - Phát biểu “Véctơ cường độ điện trường tại một điểm luôn cùng phương, cùng chiều với vectơ lực điện tác dụng lên một điện tích đặt tại điểm đó trong điện trường” là sai vì nếu ở đây là điện tích âm thì chiều của véctơ lực điện ngược với chiều của véctơ cường độ điện trường. Câu 2: Đáp án A. Đặt một điện tích dương, khối lượng nhỏ vào một điện trường đều rồi thả nhẹ. Dưới tác dụng của lực điện làm điện tích dương sẽ chuyển động dọc theo chiều của đường sức điện trường. Điện tích âm chuyển động ngược chiều đường sức điện trường. Câu 3: Đáp án B. Câu 4: Đáp án D. - Tại một điểm trong điện tường ta có thể vẽ được một đường sức đi qua. - Các đường sức là các đường cong không kín. - Các đường sức không bao giờ cắt nhau. Trang 5
6. - Các đường sức điện xuất phát từ điện tích dương hoặc ở vô cực và kết thúc ở điện tích âm hoặc ở vô cực. - Do đó, phát biểu “Các đường sức điện luôn xuất phát từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm” là sai. Câu 5: Đáp án B. Câu 6: Đáp án B. Q Điện tích Q 0 nên độ lớn của cường độ điện trường là E 9.109 . r 2 Câu 7: Đáp án B. F F Áp dụng công thức E q với E 0,16 (V/m) và F 2.10 4 (N). q E Suy ra độ lớn điện tích đó là q 1,25.10 3 C . Câu 8: Đáp án C. Q Áp dụng công thức E 9.109 với Q 5.10 9 (C) r 2 r 10 cm 0,1 m . Suy ra E 4500 (V/m). Câu 9: Đáp án C.   C là đáp án đúng vì khi q 0 thì E cùng phương và chiều với F Câu 10: Đáp án B. B là đáp án sai, vì các đường sức xuất phát từ các điện tích dương, tận cùng tại các điện tích âm Câu 11: Đáp án A. + Vì điện trường hướng về điện tích q nên q 0 k q Er 2 9.105.2,5.0,42 + E . q 40 μC  r 2 k 9.109 q 40 μC Câu 12: Đáp án C. F + q 1,25.10 3 C E Câu 13: Đáp án D.   + Vì q 0 nên F  E và có phương thẳng đứng chiều từ dưới lên trên + F q E 0,036N Câu 14: Đáp án B. Q 5.10 9 + E k. 9.109. 4500 (V/m) r 2 0,12 Câu 15: Đáp án B. Trang 6
7. Câu 16: Đáp án B. F + E 3.105 (V/m) q Q Er 2 3.105.0,32 + E k. Q 0,3 μC r 2 k 9.109 Câu 17: Đáp án B. Câu 18: Đáp án B. Q E k. 2,8.105 (V/m) r 2 Câu 19: Đáp án C. Câu 20: Đáp án A. Câu 21: Đáp án B. Q 9.109.5.10 8 E k. 45.103 (V/m) M r 2 0,12 Trang 7