Bài tập file word vật lí 11 chân trời sáng tạo Bài 15: Năng lượng và ứng dụng tụ điện

Bài 15: NĂNG LƯỢNG VÀ ỨNG DỤNG TỤ ĐIỆN

1. NHẬN BIẾT 

Câu 1: Một tụ điện có điện dung 2µF được tích điện ở hiệu điện thế U. Biết điện tích của tụ là 2,5.10-4C. Hiệu điện thế U là:

Giải: 

Ta có: 

Câu 2: Một tụ điện có điện dung 2µF được tích điện ở hiệu điện thế 12V. Năng lượng điện trường dự trữ trong tụ điện là:

Giải:

Câu 3: Trên vỏ một tụ điện có ghi 50µF-100V. Điện tích lớn nhất mà tụ điện tích được là:

Giải:

Hiệu điện thế lớn nhất mà tụ còn chịu được là:

Điện tích của tụ điện: 

Câu 4: Một tụ điện phẳng có điện dung 6µF. Sau khi được tích điện , năng lượng điện trường dự trữ trong tụ điện là 1,875.10-3J. Điện tích của tụ điện là:

Giải:

Ta có: 

Câu 5: Một tụ điện phẳng có điện dung 4µF, khoảng cách giữa hai bản tụ là 1mm. Năng lượng điện trường dự trữ trong tụ điện có giá trị lớn nhất là 0,045J. Cường độ điện trường lớn nhất mà điện môi giữa hai bản tụ còn chịu được là:

Giải:

Năng lượng dự trữ trong tụ điện:

Vì C không đổi nên

Mặt khác: 

Câu 6 Một tụ điện phẳng có điện dung 4,8nF được tích điện ở hiệu điện thế 200V thì số electron đã di chuyển đến bản tích điện âm của tụ điện là:

Giải:

electron

2. THÔNG HIỂU 

Câu 1: Một tụ điện phẳng được mắc vào hai cực của một nguồn điện có hiệu điện thế 50 (V). Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi kéo cho khoảng cách giữa hai bản tụ tăng gấp hai lần thì

Giải: 

Một tụ điện phẳng được mắc vào hai cực của một nguồn điện có hiệu điện thế 50 (V). Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi kéo cho khoảng cách giữa hai bản tụ tăng gấp hai lần thì điện tích của tụ điện không thay đổi còn điện dung của tụ điện giảm đi 2 lần.

Câu 2: Một tụ điện phẳng được mắc vào hai cực của một nguồn điện có hiệu điện thế 50 (V). Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi kéo cho khoảng cách giữa hai bản tụ tăng gấp hai lần thì hiệu điện thế giữa hai bản tụ có giá trị là:

Giải:

Ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi kéo cho khoảng cách giữa hai bản tụ tăng gấp hai lần thì điện tích của tụ điện không thay đổi còn điện dung của tụ điện giảm đi 2 lần, suy ra hiệu điện thế giữa hai bản tụ tăng lên 2 lần: U = 100 (V).

Câu 3:  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 hai tụ điện đó có điện tích bằng 3.10-5 (C). Hiệu điện thế của nguồn điện là:

Giải:

• Xét tụ điện được tích điện ta suy ra U = q/C = 75V
• Xét tụ điện được tích điện ta suy ra U = q/C = 75V
• Theo bài ra U<60 (V) suy ra hiệu điện thế U = 50V thỏa mãn. Vậy hiệu điện thế của nguồn điện là 50V

Câu 4: Bộ tụ điện gồm ba tụ điện: C1 = 10 (μF), C2 = 15 (μF), C3 = 30 (μF) mắc nối tiếp với nhau. Điện dung của bộ tụ điện là:

Giải:

Áp dụng công thức tính điện dung của bộ tụ điện mắc nối tiếp: 

3. VẬN DỤNG 

Câu 1 Bộ tụ điện gồm ba tụ điện: C1 = 10 (μF), C2 = 15 (μF), C3 = 30 (μF) mắc song song với nhau. Điện dung của bộ tụ điện là:

Giải:

Câu 2: Bộ tụ điện gồm hai tụ điện: C1 = 20 (μF), C2 = 30 (μF) mắc nối tiếp với nhau, rồi mắc vào hai cực của nguồn điện có hiệu điện thế U = 60 (V). Điện tích của bộ tụ điện là:

Giải:

Điện dung của bộ tụ điện là

Điện tích của bộ tụ điện là , với U = 60V

Suy ra

Câu 3:  Bộ tụ điện gồm hai tụ điện: C1 = 20 (μF), C2 = 30 (μF) mắc nối tiếp với nhau, rồi mắc vào hai cực của nguồn điện có hiệu điện thế U = 60 (V). Điện tích của mỗi tụ điện là:

Giải:

Điện dung của bộ tụ điện là:

Điện tích của bộ tụ điện là với U = 60V

Suy ra

Điện tích của mỗi tụ là

4. VẬN DỤNG CAO 

Câu 1: Bộ tụ điện gồm hai tụ điện: C1 = 20 (μF), C2 = 30 (μF) mắc nối tiếp với nhau, rồi mắc vào hai cực của nguồn điện có hiệu điện thế U = 60 (V). Hiệu điện thế trên mỗi tụ điện là:

Giải: 

Điện dung của bộ tụ điện là:

Điện tích của bộ tụ điện là với U = 60V

Suy ra

Các tụ điện mắc nối tiếp với nhau thì điện tích của bộ tụ điện bằng điện tích của mỗi tụ thành phần

Ta tính được: và

Câu 2:   Bộ tụ điện gồm hai tụ điện: C1 = 20 (μF), C2 = 30 (μF) mắc song song với nhau, rồi mắc vào hai cực của nguồn điện có hiệu điện thế U = 60 (V). Hiệu điện thế trên mỗi tụ điện là:

Giải:

Bộ tụ điện gồm các tụ điện mắc song song thì hiệu điện thế được xác định: