Luyện thi Vật lí Lớp 11 - Chương 1: Điện tích. Điện trường - Bài 6: Tụ điện - Chu Văn Biên

Nội dung text: Luyện thi Vật lí Lớp 11 - Chương 1: Điện tích. Điện trường - Bài 6: Tụ điện - Chu Văn Biên

1. CHƯƠNG I BÀI 6. TỤ ĐIỆN TÓM TẮT LÝ THUYẾT + Tụ điện là dụng cụ thường dùng để tích và phóng điện trong mạch điện. + Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. + Tụ điện phẳng gồm hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và ngăn cách bằng lớp điện môi. + Điện dung của tụ điện đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định: Q C . Đơn vị điện dung là fara (F). U + Khi tụ điện tích điện thì điện trường trong tụ điện sẽ dự trữ một năng lượng. Đó là năng lượng điện trường. TRẮC NGHIỆM ĐỊNH TÍNH Câu 1. Biểu thức nào dưới đây là biểu thức định nghĩa điện dung của tụ điện? A. F/q.B. U/d.C. AM /q.D. Q/U. Câu 2. Gọi Q, C và U là điện tích, điện dung và hiệu điện thế giữa hai bản của một tụ điện. Phát biểu nào dưới đây là đúng? A. C tỉ lệ thuận với Q.B. C tỉ lệ nghịch với U. C. C phụ thuộc vào Q và U.D. C không phụ thuộc vào Q và U. Câu 3. Trong trường hợp nào dưới đây, ta không có một tụ điện? Giữa hai bản kim loại là một lớp A. mica.B. nhựa pôliêtilen. C. giấy tẩm dung dịch muối ăn.D. giấy tẩm parafin . Câu 4. Chọn câu phát biểu đúng. A. Điện dung của tụ điện phụ thuộc điện tích của nó. B. Điện dung của tụ điện phụ thuộc hiệu điện thế giữa hai bản của nó. C. Điện dung của tụ điện phụ thuộc cả vào điện tích lẫn hiệu điện thế giữa hai bản của tụ. D. Điện dung của tụ điện không phụ thuộc điện tích và hiệu điện thế giữa hai bản của tụ. Câu 5. Chọn câu phát biếu đúng. A. Điện dung của tụ điện tỉ lệ với điện tích của nó. B. Điện tích của tụ điện tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai bản của nó C. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện tỉ lệ với điện dung của nó. D. Điện dung của tụ điện tỉ lệ nghịch với hiệu điện thế giữa hai bản của nó. Câu 6. Hai tụ điện chứa cùng một lượng điện tích thì A. chúng phải có cùng điện dung. B. hiệu điện thế giữa hai bản của mỗi tụ điện phải bằng nhau. C. tụ điện nào có điện dung lớn hơn, sẽ có hiệu điện thế giữa hai bản lớn hơn. D. tụ điện nào có điện dung lớn hơn, sẽ có hiệu điện thế giữa hai bản nhỏ hơn.
2. Câu 7. Trường hợp nào dưới đây ta có một tụ điện? A. Một quả cầu kim loại nhiễm điện, đặt xa các vật khác. B. Một quả cầu thuỷ tinh nhiễm điện, đặt xa các vật khác. C. Hai quả cầu kim loại, không nhiễm điện, đặt gần nhau trong không khí. D. Hai quả cầu thuỷ tinh, không nhiễm điện, đặt gần nhau trong không khí. Câu 8. Đơn vị điện dung có tên là gì? A. Culông.B. Vôn.C. Fara.D. Vôn trên mét. Câu 9. (Đề chính thức của BGD-ĐT - 2018) Điện dung của tụ điện có đơn vị là A. vôn trên mét (V/m).B. vôn nhân mét (V.m). C. culông (C).D. fara (F). Câu 10. Biết năng lượng điện trường trong tụ tính theo công thức W = 0,5Q2/C. Một tụ điện phẳng không khí đã được tích điện nếu dùng tay để làm tăng khoảng cách giữa hai bản tụ thì năng lượng điện trường trong tụ sẽ A. giảm.B. tăng. C. lúc đầu tăng sau đó giảm.D. lúc đầu giảm sau đó tăng. -3 Câu 11. Tụ điện có điện dung C 1 có điện tích q 1 = 2.10 C. Tụ điện có điện dung C 2 có điện tích -3 q2=1.10 C. Chọn khẳng định đúng về điện dung các tụ điện. A. C1 > C2 B. C1 = C2 C. C1 < C2 D. Chưa đủ để kết luận. Câu 12. Hai bản của một tụ điện phẳng được nối với hai cực của một acquy. Nếu dịch chuyển để bản ra xa nhau thì trong khi dịch chuyển A. không có dòng điện đi qua acquy. B. có dòng điện đi từ cực âm qua acquy sang cực dương. C. có dòng điện đi từ cực dưong qua acquy sang cực âm. D. lúc đầu dòng điện đi từ cực âm sang cực dương, sau đó dòng điện có chiều ngược lại. Câu 13. Đồ thị nào trên hình biểu diễn sự phụ thuộc của điện tích của một tụ điện vào hiệu điện thế giữa hai bản của nó? A. Đồ thị a.B. Đồ thị b. C. Đồ thị c.D. Không có đồ thị nào.
3. ĐÁP ÁN TRẮC NGHIỆM ĐỊNH TÍNH 1D 2D 3C 4D 5B 6D 7C 8C 9B 10D 11C 12B 13 TRẮC NGHIỆM ĐỊNH LƯỢNG PHƯƠNG PHÁP CHUNG: Q * Điện dung của tụ điện C Q,U. U * Liên hệ: U Ed. Câu 1. Trên vỏ một tụ điện có ghi 20 F - 200 V. Nối hai bản tụ điện với một hiệu điện thế 120 V. Tụ điện tích được điện tích là A. 4.10-3 C.B. 6.10 -4 C. C. 10-4 CD. 24.10 -4 C. Hướng dẫn * Tính: Q CU 20.10 6.120 24.10 4 (C) Chọn D. Câu 2. Một tụ điện phẳng không khí có điện dung 1000 pF và khoảng cách giữa hai bản là 1 mm. Tích điện cho tụ điện dưới hiệu điện thế 60 V. Điện tích của tụ điện và cường độ điện trường trong tụ điện lần lượt là A. 60 nC và 60 kV/m.B. 6 nC và 60 kV/m. C. 60 nC và 6 kV/m.D. 6 nC và 6 kV/m. Hướng dẫn Q CU 1000.10 12.60 6.10 8 (C) * Tính: Chọn A. U 60 4 E 3 6.10 V / m d 10 Câu 3. (Đề chính thức của BGD-ĐT - 2018) Cho một điện trường đều có cường độ E. Chọn chiều dương cùng chiều đường sức điện. Gọi U là hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trên cùng một đường sức, d MN là độ dài đại số đoạn MN. Hệ thức nào sau đây đúng? A. 0,5U/d.B. U/d.C. E = Ud.D. E = 2Ud. Hướng dẫn A qEd U * Từ định nghĩa: U MN E Chọn B. MN q q d Câu 4. Mặt trong của màng tế bào trong cơ thể sống mang điện tích âm, mặt ngoài mang điện tích dương. Hiệu điện thế giữa hai mặt này bằng 0,070 V. Màng tế bào dày 8,0.10 -9 m. Độ lớn cường độ điện trường trung bình trong màng tế bào bằng A. 6,75.106 V/m.B. 8,75.10 6 V/m.C. 7,75.10 6 V/m.D. 9,75.10 6 V/m. Hướng dẫn
4. U 0,07 * Tính: E 8,75.106 (V / m) Chọn B. d 8.10 9 Câu 5. Một tụ điện không khí có điện dung 40 pF và khoảng cách giữa hai bản là 1 cm. Tính điện tích tối đa có thể tích cho tụ, biết rằng khi cường độ điện trường trong không khí lên đến 3.10 6 V/m thì không khí sẽ trở thành dẫn điện. A. 1,2 C .B. 1,5 C .C. l,8 C .D. 2,4 C . Hướng dẫn 12 6 2 6 * Tính: Qmax CUmax CEmaxd 40.10 .3.10 .10 1,2.10 C Chọn A. Câu 6. Một tụ điện có điện dung 24 nF được tích điện đến hiệu điện thế 450 V thì có bao nhiêu êlectron di chuyển đến bản tích điện âm của tụ điện? A. 6,75.1013 êlectron.B. 8,75.10 13 êlectron. C. 7,75.1013 êlectron.D. 9,75.10 13 êlectron. Hướng dẫn Q CU 24.10 9.450 * Tính: n 6,75.1013 (electron) Chọn A. e e 1,6.10 19 Câu 7. Tích điện cho tụ điện C1, điện dung 20 F , dưới hiệu điện thế 300 V. Sau đó nối tụ điện C1 với tụ điện C2, có điện dung 10 F , chưa tích điện. Sau khi nối điện tích trên các tụ C1, C2 lần lượt là Q1 và Q2. Chọn phưong án đúng. A. Q2 – Q1 = 2 mC.B. Q 1 – Q2 = 2 mC. C. Q1 – Q2= 1,5 mC.D. Q 2 – Q1 = 1,5 mC. Hướng dẫn * Điện tích được bảo toàn: Q' Q C1U ' C2U ' C1U 6 3 U 300 Q1 C1U ' 20.10 .200 4.10 (C) U ' 200 (V ) 1 C / C 1 0,5 6 3 2 1 Q2 C2U ' 10.10 .200 2.10 (C) Chọn B. Câu 8. Một hạt bụi kim loại tích điện âm có khối lượng 10-10 kg lơ lửng trong khoảng giữa hai bản tụ điện phẳng nằm ngang. Hiệu điện thế giữa hai bản bằng 1000 V, khoảng cách giữa hai bản bằng 6,4 mm, gia tốc g = 10 m/s2. Chiếu tia tử ngoại làm hạt bụi mất một số eletron thì thấy nó rơi xuống với gia tốc 6 m/s2. Tính số electron mà hạt bụi đã mất. A. 1,8.104 hạt.B. 2,0.10 4 hạt.C. 2,4.10 4 hạt.D. 2,8.10 4 hạt. Hướng dẫn 2 e U mg 0 10 3 d mad 10 .6.6,4.10 4 * Từ: n 2,4.10 (n n) e U e U 1,6.10 19.1000 mg ma d
5. Chọn C. BÀI TOÁN TƯƠNG TỰ VÀ BIẾN TƯỚNG Câu 1. Một tụ điện có điện dung 20 F , được tích điện dưới hiệu điện thế 40 V. Điện tích của tụ sẽ là bao nhiêu? A. 8.102 C.B. 8 C. C. 8.10 -2 C.D. 8.10 -4 C. Câu 2. Trên vỏ một tụ điện có ghi 20 F - 200 V. Tụ điện tích được điện tích tối đa là A. 4.10-3 C.B. 6.10 -4 C. C. 10-4 C.D. 24.10 -4 C. Câu 3. Một tụ điện phẳng không khí có điện dung 5000 pF và khoảng cách giữa hai bản là 2 mm. Tích điện cho tụ điện dưới hiệu điện thế 80 V. Điện tích của tụ điện và cường độ điện trường trong tụ điện lần lượt là A. 60 nC và 60 kV/m.B. 6 nC và 60 kV/m. C. 40 nC và 40 kV/m.D. 400 nC và 40 kV/m. Câu 4. Một tụ điện không khí có điện dung 40 pF và khoảng cách giữa hai bản là 2 cm. Tính điện tích tối đa có thể tích cho tụ, biết rằng khi cường độ điện trường trong không khí lên đến 3.10 6 V/m thì không khí sẽ trở thành dẫn điện. A. 1,2 C .B. 1,5 C .C. 1,8 C .D. 2,4 C . Câu 5. Tích điện cho tụ điệnC 1, điện dung 20 F , dưới hiệu điện thế 450 V. Sau đó nối tụ điện C1 với tụ điện C 2, có điện dung 10 F , chưa tích điện. Sau khi nối điện tích trên các tụ C1, C2 lần lượt là Q1 và Q2. Chọn phương án đúng. A. Q2 – Q1 = 2 mC.B. Q 1 – Q2 = 2 mC. C. Q1 – Q2 = 3 mC.D. Q 2 – Q1 = 3 mC. Câu 6. Cho hai tấm kim loại phẳng rộng, đặt nằm ngang, song song với nhau và cách nhau 5 cm. Hiệu điện thế giữa hai tấm đó bằng 50 V. Độ lớn cường độ điện trường trong khoảng không gian giữa hai tấm là A. 1500 V/m.B. 1200 V/m.C. 900 V/m.D. 1000 V/m. Câu 7. Cho hai tấm kim loại phẳng rộng, đặt nằm ngang, song song với nhau và cách nhau 5 cm. Hiệu điện thế giữa hai tấm đó bằng 50 V. Một êlectron có vận tốc ban đầu rất nhỏ chuyển động từ tấm tích điện âm về phía tấm tích điện dương. Khi tới tấm tích điện dương thì êlectron nhận được một năng lượng bằng A. 8.10-18 J.B. 6.10 -18 J.C. 6.10 -19 J.D. 8.10 -19 J. Câu 8. Cho hai tấm kim loại phẳng rộng, đặt nằm ngang, song song với nhau và cách nhau 5 cm. Hiệu điện thế giữa hai tấm đó bằng 50 V. Một êlectron có vận tốc ban đầu rất nhỏ chuyển động từ tấm tích điện âm về phía tấm tích điện dương. Tốc độ của êlectron khi đập vào bản dương gần giá trị nào nhất sau đây? A. 4,2.106 m/s.B. 9,4.10 6 m/s.C. 9,8.10 6 m/s.D. 5,4.10 6 m/s.
6. Câu 9. Một tụ điện phẳng có điện dung C = 7,0 nF chứa đầy điện môi có hằng số điện môi  . Diện tích mỗi bản bằng S = 15 cm2 và khoảng cách giữa hai bản bằng d = 10 -5 m. Biết điện dung của tụ phẳng tính  S theo công thức: C . Giá trị  gần giá trị nào nhất sau đây? 9.109.4 d A. 5,3.B. 4,2.C. 3,2.D. 2,2. Câu 10. Một hạt bụi kim loại tích điện âm cỏ khối lượng 10 -10 kg lơ lửng trong khoảng giữa hai bản tụ điện phẳng nằm ngang. Hiệu điện thế giữa hai bản bằng 1000 V, khoảng cách giữa hai bản bằng 4,8 mm, gia tốc g = 10 m/s 2. Chiếu tia tử ngoại làm hạt bụi mất một số eletron thì thấy nó rơi xuống với gia tốc 6 m/s2. Tính số electron mà hạt bụi đã mất. A. 1,8.104 hạt.B. 2,0.10 4 hạt.C. 2,4.10 4 hạt.D. 2,8.10 4 hạt. ĐÁP ÁN BÀI TOÁN TƯƠNG TỰ VÀ BIẾN TƯỚNG 1D 2A 3D 4D 5C 6D 7A 8A 9A 10A