Đề cương ôn tập môn Vật Lý 11 - Tuần 4: Ôn tập về công của lực điện trường. Điện thế - Hiệu điện thế

Nội dung text: Đề cương ôn tập môn Vật Lý 11 - Tuần 4: Ôn tập về công của lực điện trường. Điện thế - Hiệu điện thế

1. TUẦN 4: ÔN TẬP VỀ CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN TRƯỜNG. ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ I.KIẾN THỨC TRỌNG TÂM 1. Công của lực điện a. Đặc điểm của lực điện tác dụng lên một điện tích đặt trong điện trường đều F = q E Lực F là lực không đổi.. b. Công của lực điện trong điện trường đều AMN = qEd Với d là hình chiếu đường đi trên một đường sức điện: d = s.cos . 0 +Nếu 0 ,do đó d >0 (MH cùng chiều đường sức ) , AMN >0. 0 +Nếu >90 thì cos <0 ,do đó d <0 ( MH ngược chiều đường sức ) , AMN <0. -Công của lực điện trường trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N là A MN = qEd, không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu M và điểm cuối N của đường đi. c. Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường bất kì Cũng không phụ thuộc hình dạng của đường đi =>Trường tĩnh điện là1 trường thế 2. Thế năng của một điện tích trong điện trường a. Khái niệm về thế năng của một điện tích trong điện trường * Khái niệm : Thế năng của điện tích đặt tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích tại điểm đó. *Biểu thức : -Đối với điện trường đều : A=qEd = WM -Đối với điện trường bất kì : WM = AM b. Sự phụ thuộc của thế năng WM vào điện tích q Thế năng của một điện tích điểm q đặt tại điểm M trong điện trường : WM = AM = qVM Thế năng này tỉ lệ thuận với q. VM là hệ số tỉ lệ không phụ thuộc q mà chỉ phụ thuộc vị trí M trong điện trường c. Công của lực điện và độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường ( Tự học có hướng dẫn ) AMN = WM - WN Khi một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường thì công mà lực điện trường tác dụng lên điện tích đó sinh ra sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q trong điện trường. 2. ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾ 2.1. Điện thế a. Khái niệm điện thế (Tự học có hướng dẫn) Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích. b. Định nghĩa • Phát biểu :SGK • Biểu thức : AM VM = q Đơn vị điện thế là vôn (V). c.Đơn vị điện thế : Đơn vị điện thế là Vôn (V) .Trong( 5.1) Nếu q = 1C, AM =1J thì VM=1V d.Đặc điểm của điện thế :
2. Điện thế là đại lượng đại số . Trong (1.5) Vì q>0 nên : +Nếu AM >0 thì VM>0 +Nếu AM <0 thì VM <0 -Điện thế của đất và của 1 điểm ở xa vô cực được chọn làm mốc ( bằng 0) 2.2. Hiệu điện thế a. Định nghĩa Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di chuyển của một điện tích từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số giữa công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự di chuyển của q từ M đến N và độ lớn của q. AMN UMN = VM – VN = q b. Đo hiệu điện thế (Tự học có hướng dẫn) Đo hiệu điện thế tĩnh điện bằng tĩnh điện kế. c. Hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường ( Tự học có hướng dẫn) U U E = MN d d II. TÓM TẮT CÔNG THỨC A q Ed - Công của lực điện: A qEd A E qd A: Công của lực điện ( J) q: điện tích ( C) d: Hình chiếu điểm đầu và điểm cuối của đường đi trên phương của đường sức ( m) Qui ước : d >0 khi hình chiếu cùng chiều đường sức. d < 0 khi hình chiếu ngược chiều đường sức. - Hiệu điện thế: U MN VM VN - Lỉên hệ giữa công và hiệu điện thế: A = q(VM – VN) U - Liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường: U Ed E d A - Liên hệ giữa công và hiệu điện thế: A qU U q A: công của lực điện (J); E: cường độ điện trường (V/m); d: khoảng cách giữa hai bản (m); U: hiệu điện thế (V) III. CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Tính công của các lực khi điện tích di chuyển Phương pháp: sử dụng các công thức sau 1. AMN = qEd Chú ý: - d >0 khi hình chiếu cùng chiều đường sức. - d < 0 khi hình chiếu ngược chiều đường sức. 2. AMN = WđN - WđM 3. AMN = UMN .q = (VM – VN ).q Chú ý: Dấu của công phụ thuộc vào dấu của q và U và góc hợp bởi chiều chuyển dời và chiều đường sức. Dạng 2: Tìm điện thế và hiệu điện thế Phương pháp: sử dụng các công thức sau A 1. Công thức tính điện thế : V M M q Chỳ ý : Người ta luôn chọn mốc điện thế tại mặt đất và ở vô cùng ( bằng 0 )
3. AMN 2. Công thức hiệu điện thế: U = VM – VN MN q 3. Công thức liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế trong điện trường đều U E = d Chú ý: Trong điện trường, vector cường độ điện trường có hướng từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế thấp; Dạng 3: Tính điện dung, điện tích, hiệu điện thế Phương pháp: sử dụng công thức sau Q - Công thức định nghĩa : C(F) = => Q = CU U IV. BÀI TẬP Bài 1. Cho hai bản kim loại đặt song song cách nhau 20 cm tích điện trái dấu và cùng độ lớn. Hiệu điện thế giữa hai bản là 1000 V. a. Tính cường độ điện trường bên trong hai bản. (5000 V/m) b. Đặt proton ở bản dương nó di chuyển sang bản âm. Tính công của lực điện trường khi proton di chuyển. Giữa hai bản là điện trường đều. (1,6.10-16 J) Bài 2. Giữa hai điểm A và B có hiệu điện thế bằng bao nhiêu nếu một điện tích q = 10-6 C thu được năng lượng W = 2.10-4 J khi đi từ A đến B. (200 V) Bài 3. Một electron bay dọc theo đường sức của điện trường đều E với vận tốc 106 m/s và đi được quãng đường 20 cm thì dừng lại. Tìm cường độ điện trường tại điểm đó. (14,2 V/m) Bài 4. Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là UMN = 1 V. Điện tích q = 1 C di chuyển từ M đến N. Tìm công của lực điện. (1 J) Bài 5. Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đều E = 1800 V/m là bao nhiêu? Biết MN = 15 cm và hợp với đường sức góc = 1200. (135 V) Bài 6. Tính công mà lực điện tác dụng lên một electron sinh ra khi nó chuyển động giữa hai điểm M và N có hiệu điện thế 50 V. (-8.10-18 J) Bài 7. Hai bản tụ điện cách nhau một khoảng 2 cm. Cường độ điện trường trong khoảng giữa hai bản tụ là E = 500 V/m. Để đưa electron từ điểm N sang điểm M ở bản âm công của ngoại lực phải thực hiện có lớn bằng bao nhiêu? (1,6.10-18 J) Bài 8. Công của lực điện trường làm di chuyển một điện tích giữa hai điểm có hiệu điện thế U = 2000 V là A = 1 J. Độ lớn của điện tích q? (5.10-4 C) -9 -8 Bài 9. Hai điện tích điểm q1 = 6,6.10 C và q2 = 1,3.10 C đặt cách nhau một khoảng r1 = 40 cm. a. Để đưa chúng lại gần nhau, đến lúc cách nhau r2 = 25 cm thì cần thực hiện công có độ lớn bằng bao nhiêu? (1,16.10-6 J) b. Để đưa chúng rất xa nhau r3 = thì cần thực hiện công có độ lớn bằng bao nhiêu? (-1,93.10-6 J) Bài 10. Một electron di chuyển một đoạn 0,6 cm, từ điểm M đến điểm N dọc theo một đường sức điện thì lực điện sinh công 9,6.10-19 J. a. Tính công mà lực điện sinh ra khi electron di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến P theo phương và chiều trên. (6,4.10-18 J) b. Tính vận tốc của electron khi nó đến điểm P. Biết rằng tại M, electron không có vận tốc. Khối lượng của electron 9,1.10-31 kg. (5,93.106 m/s) Bài 11. Khi bay vào giữa hai điểm M, N dọc đường sức của một điện trường đều có cường độ E, một electron chuyển động chậm dần đều và động năng giảm đi 192.10-19 J. a. Tính hiệu điện thế giữa hai điểm M, N. (120 V) b. Cho đoạn MN = 5 cm. Tính cường độ điện trường. (2400 V/m) Bài 12. Hai tấm kim loại song song, cách nhau 2 cm và được nhiễm điện trái dấu nhau. Muốn làm cho điện tích q = 5.10-10 C di chuyển từ tấm này đến tấm kia cần tốn một công A = 2.10 -9 J. Xác định cường độ điện trường bên trong tấm kim loại. (200 V/m) V. TRẮC NGHIỆM 1 Điện tích q đặt vào trong điện trường, dưới tác dụng của lực điện trường điện tích sẽ A. di chuyển cùng chiều E nếu q 0. C. di chuyển cùng chiều E nếu q > 0D. chuyển động theo chiều bất kỳ. 2. Phát biểu nào sau đây đúng?
4. A. Khi một điện tích chuyển động trong điện trường đều và chỉ chịu tác dụng của lực điện trường thì điện tích luôn chuyển động nhanh dần đều B. Khi một điện tích chuyển động trong điện trường đều và chỉ chịu tác dụng của lực điện trường thì quỹ đạo của điện tích là đường thẳng C. Lực điện trường tác dụng lên điện tích tại mọi vị trí của điện tích đều như nhau. D. Lực điện trường tác dụng lên điện tích điểm có phương trùng với tiếp tuyến của đường sức 3. Lực điện trường là lực thế vì công của lực điện trường A. phụ thuộc vào độ lớn của điện tích di chuyển. B. phụ thuộc vào đường đi của điện tích di chuyển. C. không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối đườngM đi của điện tích. D. phụ thuộc vào cường độ điện trường. 4. Một điện tích điểm q di chuyển từ điểm M đến N trong điện trường đều như E hình vẽ. Khẳng định nào sau đây đúng? A. Lực điện trường thực hiện công dươngB. Lực điện trường thực hiện công âm. N C. Lực điện trường không thực hiện công.D. Không xác định được công của lực điện trường. 5. Dưới tác dụng của lực điện trường, một điện tích q > 0 di chuyển được một đoạn đường s trong điện trường đều theo phương hợp với E góc . Trong trường hợp nào sau đây, công của điện trường lớn nhất? A. = 00 B. = 450 C. = 600 D. 900 6.Một điện tích điểm q di chuyển trong điện trường đều E có quĩ đạo là một đường cong kín có chiều dài quĩ đạo là s thì công của lực điện trường bằng A. qEs B. 2qEs C. 0 D. - qEs 7. Công của lực điện không phụ thuộc vào A. vị trí điểm đầu và điểm cuối đường đi. B. cường độ của điện trường. C. hình dạng của đường đi. D. độ lớn điện tích bị dịch chuyển. 8. Thế năng của điện tích trong điện trường đặc trưng cho A. khả năng tác dụng lực của điện trường. B. phương chiều của cường độ điện trường. C. khả năng sinh công của điện trường. D. độ lớn nhỏ của vùng không gian có điện trường. 9. Nếu chiều dài đường đi của điện tích trong điện trường tăng 2 lần thì công của lực điện trường A. chưa đủ dữ kiện để xác định. B. tăng 2 lần. C. giảm 2 lần. D. không thay đổi. 10. Công của lực điện trường khác 0 trong khi điện tích A. dịch chuyển giữa 2 điểm khác nhau cắt các đường sức. B. dịch chuyển vuông góc với các đường sức trong điện trường đều. C. dịch chuyển hết quỹ đạo là đường cong kín trong điện trường. D. dịch chuyển hết một quỹ đạo tròn trong điện trường. 11Khi điện tích dich chuyển dọc theo một đường sức trong một điện trường đều, nếu quãng đường dịch chuyển tăng 2 lần thì công của lực điện trường A. tăng 4 lần. B. tăng 2 lần. C. không đổi. D. giảm 2 lần. 12Nếu điện tích dịch chuyển trong điện trường sao cho thế năng của nó tăng thì công của của lực điện trường A. âm. B. dương. C. bằng không. D. chưa đủ dữ kiện để xác định. 13 Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích 1μC dọc theo chiều một đường sức trong một điện trường đều 1000 V/m trên quãng đường dài 1 m là A. 1000 J. B. 1 J. C. 1 mJ. D. 1 μJ. 14 Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích - 2μC ngược chiều một đường sức trong một điện trường đều 1000 V/m trên quãng đường dài 1 m là A. 2000 J. B. – 2000 J. C. 2 mJ. D. – 2 mJ. 15 Công của lực điện trường dịch chuyển quãng đường 1 m một điện tích 10 μC vuông góc với các đường sức điện trong một điện trường đều cường độ 106 V/m là A. 1 J. B. 1000 J. C. 1 mJ. D. 0 J. 16 Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích 10 mC song song với các đường sức trong một điện trường đều với quãng đường 10 cm là 1 J. Độ lớn cường độ điện trường đó là A. 10000 V/m. B. 1 V/m. C. 100 V/m. D. 1000 V/m. 17 Cho điện tích dịch chuyển giữa 2 điểm cố định trong một điện trường đều với cường độ 150 V/m thì công của lực điện trường là 60 mJ. Nếu cường độ điện trường là 200 V/m thì công của lực điện trường dịch chuyển điện tích giữa hai điểm đó là A. 80 J. B. 40 J. C. 40 mJ. D. 80 mJ.