CHỦ ĐỀ 3. ĐIỆN TRƯỜNG

BÀI 1. LỰC TƯƠNG TÁC GIŨA CÁC ĐIỆN TÍCH

(24 câu)

PHẦN I. NHẬN BIẾT ( 7 câu)

Câu 1: Công thức của định luật Culông?

Trả lời:

F= q1.q2r2

Câu 2: Đồ thị diễn lực tương tác Culông giữa hai điện tích quan hệ với bình phương khoảng cách giữa hai điện tích?

Trả lời:

Ta có:
F= q1.q2r2

• đồ thị giữa lực tương tác F và bình phương khoảng cách giữa 2 điện tích là một Hypebol.

Câu 3: Hai quả cầu nhẹ cùng khối lượng được treo gần nhau bằng hai dây cách điện có cùng chiều dài và hai quả cầu không chạm nhau. Tích cho hai quả cầu điện tích cùng dấu nhưng có độ lớn khác nhau thì lực tác dụng làm dây hai treo lệch đi những góc so với phương thẳng đứng là như nào? 

Trả lời:

 Vì lực điện tác dụng giữa hai quả cầu có độ lơn bằng nhau nên chúng bằng nhau. 

Câu 4: Điện trường là gì?

Trả lời: 

Điện trường là môi trường bao quanh điện tích, gắn với điện tích và tác dụng lực điện lên các điện tích khác đặt trong nó.

Câu 5: Giải thích vì sao bên trong một quả cầu kim loại nhiễm điện lại không có điện trường? 

Trả lời: 

Vì sau khi được tích điện, các electron trong quả cầu sẽ có xu hướng chuyển động phân bố ra bề mặt vật dẫn, sau khi đạt trạng thái cân bằng, bên trong vật dẫn sẽ không còn điện tích. Mặt khác, do sự phân bố của các điện tích trên bề mặt, điện trường tổng hợp trong lòng vật dẫn gây ra do các điện tích trên bề mặt bị triệt tiêu bên trong.

Câu 6: Cường độ điện trường tại một điểm đặc trưng cho cái gì?

Trả lời: 

Cường độ điện trường tại một điểm đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường lên điện tích tại điểm đó.

Câu 7: Đặt một một điện tích âm vào trong điện trường có vectơ cường độ điện trường E . Hướng của lực điện tác dụng lên điện tích như thế nào?

Trả lời: 

F=q.E, q < 0 => F với E ngược hướng.

PHẦN II. THÔNG DỤNG (6 câu)

Câu 1: Hai của cầu kim loại mang các điện tích lần lượt là q1 và q2, cho tiếp xúc nhau. Sau đó tách chúng ra thì mỗi quả cầu mang điện tích q bằng bao nhiêu?

Trả lời: 

Theo định luật bảo toàn điện tích q = (q1 + q2) /2

Câu 2: Có hai quả cầu giống nhau cùng mang điện tích có độ lớn như nhau ( |q1| = |q2| ), khi đưa chúng lại gần thì chúng đẩy nhau. Cho chúng tiếp xúc nhau, sau đó tách chúng ra một khoảng nhỏ thì chúng như thế nào?

Trả lời: 

Lúc đầu hai quả cầu cùng loại q1 = q2 do đẩy nhau, khi tiếp xúc và tách ra thì hai quả cầu vẫn cùng loại (theo định luật bảo toàn điện tích) q1 = q2 = (q1+q2)/2 q1 nên chúng đẩy nhau.

Câu 3: Có hai quả cầu giống nhau mang điện tích q1 và q2 có độ lớn như nhau (|q1| = |q2|), khi đưa chúng lại gần nhau thì chúng hút nhau. Cho chúng tiếp xúc nhau rồi tách chúng ra một khoảng thì chúng như thế nào?

Trả lời: 

Lúc đầu hai quả cầu cùng loại q1 = - q2 do hút nhau, khi tiếp xúc và tách ra thì hai quả cầu không mang điện (theo định luật bảo toàn điện tích) q1 = q2 = (q1+q2)/2 = 0 nên chúng không tương tác với nhau.

Câu 4: Một quả cầu mang điện tích – 2.10-6C. Khi chạm tay vào quả cầu thì điện tích của quả cầu sẽ như  thế nào? 

Trả lời: 

Khi chạm tay vào quả cầu điện tích sẽ truyền qua tay nên quả cầu sẽ trung hoà về điện q = 0

Câu 5: Cho hai quả cầu mang điện tích lần lượt là 10-6 C và -2.10-6 C tiếp xúc nhau rồi tách xa nhau. Sau khi tách ra. Mỗi quả cầu sẽ có điện tích bao nhiêu?

Trả lời: 

q1'= q2'=q1+ q22= -0,5.10-6 C

Câu 6: Cho 3 quả cầu kim loại tích điện lần lượt tích điện là + 3 C, - 7 C và – 4 C. Khi cho chúng được tiếp xúc với nhau thì điện tích của hệ là bao nhiêu?

Trả lời: 

q = q1 + q2 + q3 = 3 – 7 - 4= - 8 C

PHẦN III. VẬN DỤNG ( 5 câu)

Câu 1: Khoảng cách giữa một proton và một electron là r = 5.10-9 cm, coi rằng proton và electron là các điện tích điểm. Tính lực điện tương tác giữa chúng

Trả lời: 

Điện tích của electron là : qe = -1,6.10-19

Điện tích của proton là: qp = 1,6.10-19. 

Khoảng cách giữa chúng là r = 5.10-11 m

Lực tương tác điện giữa chúng là :

F= q1.q2r2=9,216.10-8 N

Câu 2:  Hai điện tích điểm q1 = +3 μC và q2 = -3 μC, đặt trong dầu ( ε = 2) cách nhau một khoảng r = 3 cm.  Tính Lực tương tác giữa hai điện tích đó?

Trả lời:

 F= q1.q2r2=45N

Câu 3: Hai điện tích điểm bằng nhau được đặt trong nước ( ε = 81) cách nhau 3cm. Lực đẩy giữa chúng bằng 0,2.10-15 N. Tính điện tích của Hai điện tích điểm đó? 

Trả lời: 

Lực tương tác điện giữa hai điện tích đó là: F= q1.q2r2

Do đó:

q1=q2= Fεr2k = 4,025.10-9 C

Câu 4: Tại một điểm xác định trong điện trường tĩnh, nếu độ lớn của điện tích thử tăng 2 lần thì độ lớn cường độ điện trường thay đổi như nào?

Trả lời: 

Độ lớn cường độ điện trường không phụ thuộc vào độ lớn điện tích thử

Câu 5: Nếu khoảng cách từ điện tích nguồn tới điểm đang xét tăng 2 lần thì cường độ điện trường thay đổi như nào? 

Trả lời: 

E tỉ lệ nghịch với r2, nên r tăng 2 thì E giảm 4 lần.

PHẦN IV. VẬN DỤNG CAO ( 6 câu)

Câu 1: Hai quả cầu nhỏ giống nhau, mỗi vật thừa một electron. Tìm khối lượng mỗi quả cầu để lực tĩnh điện bằng lực hấp dẫn giữa chúng. Cho G = 6,67.10-11 m3/kg.s

Trả lời: 

Độ lớn lực hấp dẫn giữa chúng: F=G.mc2r2

Độ lớn lực tĩnh điện giữa chúng là:  F=k.qe2r2

Để Fhd = F → G.mC2 = kqe2 → mc = kQqe2 = 1,89.10-9 kg 

Câu 2: Tính lực tương tác điện, lực hấp dẫn giữa electron và hạt nhân trong nguyên tử Hyđrô, biết khoảng cách giữa chúng là 5.10-9 cm, khối lượng hạt nhân bằng 1836 lần khối lượng electron.

Trả lời: 

Lực tương tác điện giữa chúng là : F=k.qe2r2= 9,2.10-8  N.

Lực hấp dẫn giữa chúng là: F=G.mc2r2= 41,10-48 N 

Câu 3: Hai điện tích điểm nằm yên trong chân không chúng tương tác với nhau một lực F. Người ta thay đổi yếu tố q1, q2, r thấy lực tương tác đổi chiều nhưng độ lớn không đổi. Hỏi các yếu tố trên thay đổi như thế nào?

Trả lời: 

Ta có: F= q1.q2r2

Xét q1’ = -q1.q2’ = 2q2

r'= r2=>F'=k.-q1.2q2r22= -8F

Xét q1’ = q1/2, q2’ -2q2, r’ = 2r 

• F'= q1.2.(-2q2)2r2= -F4

Xét q1’ = 2q1, q2’ = 2q2, r’=2r 

• F'=-2q1.2q2r2= -F

Câu 4: Hai quả cầu kim loại nhỏ tích điện cách nhau 2,5 m trong không khí chúng tương tác với nhau bởi lực 9 mN. Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau thì điện tích của mỗi quả cầu bằng -3 μC. Tìm điện tích của các quả cầu ban đầu? 

Trả lời: 

Ban đầu lực tương tác điện là  F= q1.q2r2→ |q1q2| = 6,25.10-12

Sau khi 2 quả cầu tiếp xúc nhau thì điện tích của chúng bằng nhau và bằng  q1+q22 = -3 μC.

Do đó: {q1.q2 =6,625.0-12 q1+q2= -6.10-6   

• : {q1= -1,34.10-6C q2= -4,66.10-6 C

Câu 5: Hai điện tích đặt gần nhau, nếu giảm khoảng cách chúng đi 2 lần thì lực tương tác giữa hai vật sẽ thay đổi như thế nào?

Trả lời: 

Công thức độ lớn lực tương tác giữa 2 điện tích điểm là : F= q1.q2r2

Với r là khoảng cách giữa 2 điện tích điểm. Khi giảm khoảng cách 2 lần suy ra F tăng lên 4 lần.

Câu 6: 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 thay đổi như thế nào? 

Trả lời: 

Ta có:  F= q1.q2r2

Với q1'=q12, q2'=q22, r'=r2=>F'=k .q1.q24r22=F