ADMICRO
16AMBIENT

Chuyên đề Điện thế - Hiệu điện thế môn Vật Lý 11 năm 2021

30/08/2021 0 Bytes 70 lượt xem 0 tải về
Banner-Video
https://m.hoc247.net/docview/viewfile/1.1.114/web/?f=https://m.hoc247.net/tulieu/2021/20210830/381784286690_20210830_190354.pdf?r=2665
ADSENSE
QUẢNG CÁO
Banner-Video

Nội dung tài liệu Chuyên đề Điện thế - Hiệu điện thế môn Vật Lý 11 năm 2021 sẽ giúp các em có thể ôn tập và củng cố các kiến thức bài cũ thật tốt cũng như là giúp các em học sinh có sự chuẩn chu đáo cho bài học mới sắp tới. Mời các em cùng tham khảo.

 

 

 

 
 

CHUYÊN ĐỀ ĐIỆN THẾ - HIỆU ĐIỆN THẾ

 

1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI

a. Khi một điện tích dương \(q\) dịch chuyển trong điện trường đều có cường độ \(E\) (từ M đến N) thì công mà lực điện tác dụng lên \(q\) có biểu thức:

\(A=qEd\)

Trong đó: \(d=\overline{{M}'{N}'}\) với \({M}'\) và \({N}'\) lần lượt là hình chiếu của \(M,\,\,N\) lên một trục trùng với một đường sức bất kì.

Ví dụ, trong hình vẽ bên, \(d=MH\).

Nếu \(A>0\) thì lực điện sinh công dương, \(A<0\) thì lực điện sinh công âm.

b. Công \(A\) của lực điện tác dụng lên một điện tích chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường mà không phụ thuộc vào hình dạng đường đi. Do đó người ta nói điện trường là một trường thế.

Tính chất này cũng đúng cho điện trường bất kì (không đều). Tuy nhiên, công thức tính công sẽ khác.

c. Thế năng của điện tích \(q\) tại một điểm M trong điện trường tỉ lệ với độ lớn của điện tích \(q\)

\({{W}_{M}}={{A}_{M\infty }}=q{{V}_{M}}\)

    \({{A}_{M\infty }}\) là công của điện trường trong sự dịch chuyển của điện tích \(q\) từ điểm M đến vô cực (mốc để tính thế năng).

d. Điện thế tại điểm M trong điện trường được xác định bởi

\({{V}_{M}}=\frac{{{W}_{M}}}{q}=\frac{{{A}_{M\infty }}}{q}\)

Trong đó công \(A\) có đơn vị (J), điện tích \(q\) (C) và điện thế (V).

e. Hiệu điện thế \({{U}_{MN}}\) giữa hai điểm M và N là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của diện trường trong sự di chuyển của điện tích \(q\) từ M đến N.

\({{U}_{MN}}={{V}_{M}}-{{V}_{N}}=\frac{{{A}_{MN}}}{q}\)

f. Đơn vị đo điện thế, hiệu điện thế là Vôn (V).

2. BÀI TẬP VÍ DỤ

Ví dụ 1: Điện tích \(q={{10}^{-8}}C\) di chuyển dọc theo cạnh của một tam giác đều ABC cạnh \(a=10cm\) trong điện trường đều có cường độ là 300 V/m. \(\overrightarrow{E}\parallel BC\). Tính công của lực điện trường khi \(q\) dịch chuyển trên mỗi cạnh của tam giác.

A. \({{A}_{AB}}=-1,{{5.10}^{-7}}J,\,\,\,\,{{A}_{BC}}=-{{3.10}^{-7}}J,\,\,{{A}_{CA}}=-1,{{5.10}^{-7}}J\).

B. \({{A}_{AB}}=-1,{{5.10}^{-7}}J,\,\,\,\,{{A}_{BC}}={{3.10}^{-7}}J,\,\,{{A}_{CA}}=+1,{{5.10}^{-7}}J\).

C. \({{A}_{AB}}=+1,{{5.10}^{-7}}J,\,\,\,\,{{A}_{BC}}=-{{3.10}^{-7}}J,\,\,{{A}_{CA}}=-1,{{5.10}^{-7}}J\).

D. \({{A}_{AB}}=-1,{{5.10}^{-7}}J,\,\,\,\,{{A}_{BC}}={{3.10}^{-7}}J,\,\,{{A}_{CA}}=-1,{{5.10}^{-7}}J\).

Lời giải

Gọi H là hình chiếu A lên BC, ta được HB chính là hình chiếu của AB lên phương của điện trường và khi đi từ H đến B thì hình chiếu của điện tích di chuyển ngược chiều điện trường.

\({{A}_{AB}}=-qE.HB=-{{10}^{-8}}.300.\frac{0,1}{2}=-1,{{5.10}^{-7}}J\)

Công của lực điện trường khi \(q\) dịch chuyển từ B đến C là:

\({{A}_{BC}}=qEBC={{10}^{-8}}.300.0,1={{3.10}^{-7}}J\)

Ta có CH là hình chiếu của CA lên phương của điện trường và khi từ C đến H thì hình chiếu của điện tích di chuyển ngược chiều điện trường

\({{A}_{CA}}={{A}_{AB}}=-1,{{5.10}^{-7}}J\)

Đáp án D.

Ví dụ 2: Một electron di chuyển được một đoạn 1 cm, dọc theo một đường sức điện, dưới tác dụng của một lực điện trong một điện trường đều có cường độ 1000 V/m. Hãy xác định công của lực điện?

A. \(A=1,{{6.10}^{-18}}J\).  

B. \(A=-1,{{6.10}^{-18}}J.\)

C. \(A=0J.\)          

D. \(A=-1,{{6.10}^{-19}}J.\)

Lời giải

Vì electron di chuyển ngược chiều điện trường, nên công của lực điện là:

\(A=qEd=\left( -e \right)E\left( -s \right)=1,{{6.10}^{-19}}.1000.0,01=1,{{6.10}^{-18}}J\)

Đáp án A.

Ví dụ 3: Giữa hai điểm B và C cách nhau một đoạn 0,2m có một điện trường đều với đường sức hướng từ \(B\to C\). Hiệu điện thế \({{U}_{BC}}=12V\). Tìm:

a) Cường độ điện trường giữa B và C.

A. 30 V/m.               

B. 60 V/m.                   

C. 90 V/m.                                   

D. 45 V/m.

b) Công của lực điện khi một điện tích \(q=+{{2.10}^{-6}}C\) đi từ B đến C.

A. \({{A}_{BC}}=24\mu J\).       

B. \({{A}_{BC}}=12\mu J\).

C. \({{A}_{BC}}=-24\mu J\).        

  D. \({{A}_{BC}}=-12\mu J\)

Lời giải

a) Ta có \({{U}_{BC}}=E.BC.\cos \alpha \) và đường sức hướng từ \(B\to C\) nên

\(\overrightarrow{BC}\uparrow \uparrow \overrightarrow{E}\Rightarrow \cos \alpha =\cos 0=1\).

Cường độ điện trường giữa B và C

\({{E}_{BC}}=\frac{{{U}_{BC}}}{BC}=\frac{12}{0,2}=60\left( V/m \right)\)

Đáp án B.

b) Công của lực điện khi một điện tích \(q={{2.10}^{-6}}C\) đi từ B đến C là

\({{A}_{BC}}=q.{{U}_{BC}}={{24.10}^{-6}}J=24\mu J\)

Đáp án A.

Ví dụ 4: Ba điểm A, B, C tạo thành một tam giác vuông tại C. \(AC=4cm,\,\,BC=3cm\) và nằm trong một điện trường đều. Vectơ cường độ điện trường \(\overrightarrow{E}\) song song với AC, hướng từ \(A\to C\) và có độ lớn \(E=5000V/m\). Tính:

a) \({{U}_{AC}},\,\,{{U}_{CB}},\,\,{{U}_{AB}}\).

A. \({{U}_{AC}}=200\left( V \right),\,\,{{U}_{CB}}=0\left( V \right),\,\,{{U}_{AB}}=200\left( V \right)\).

B. \({{U}_{AC}}=-200\left( V \right),\,\,{{U}_{CB}}=0\left( V \right),\,\,{{U}_{AB}}=200\left( V \right)\).

C. \({{U}_{AC}}=200\left( V \right),\,\,{{U}_{CB}}=0\left( V \right),\,\,{{U}_{AB}}=-200\left( V \right)\).

D. \({{U}_{AC}}=-200\left( V \right),\,\,{{U}_{CB}}=0\left( V \right),\,\,{{U}_{AB}}=-200\left( V \right)\).

b) Công của điện trường khi một electron (e) di chuyển từ A đến B?

A. \({{A}_{e}}=-3,{{2.10}^{-17}}\left( J \right)\).

B. \({{A}_{e}}=-1,{{6.10}^{-17}}\left( J \right)\).

C. \({{A}_{e}}=3,{{2.10}^{-17}}\left( J \right)\).       

D. \({{A}_{e}}=1,{{6.10}^{-17}}\left( J \right)\).

Lời giải

a) Ta có:

\(\left\{ \begin{align} & {{U}_{AC}}=E.AC=5000.0,04=200V \\ & {{U}_{CB}}=0 \\ & {{U}_{AB}}=E.AC={{U}_{AC}}=200V \\ \end{align} \right.\)

Đáp án A.

b) Công của điện trường khi một electron (e) di chuyển từ A đến B

\({{A}_{e}}=q.E.AC=-1,{{6.10}^{-19}}.5000.0,04=-3,{{2.10}^{-17}}J\)

Đáp án A.

3. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1: Công thức xác định công của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích \(q\) trong điện trường đều \(E\) là \(A=qEd\), trong đó \(d\) là:

A. khoảng cách giữa điểm đầu và điểm cuối.

B. khoảng cách giữa hình chiếu điểm đầu và hình chiếu điểm cuối lên một đường sức.

C. độ dài đại số của đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên một đường sức, tính theo chiều đường sức điện.

D. độ dài đại số của đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên một đường sức.

Câu 2: Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Công của lực điện tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào dạng đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đoạn đường đi trong điện trường.

B. Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường làm dịch chuyển điện tích giữa hai điểm đó.

C. Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường tác dụng lực mạnh hay yếu khi đặt điện tích thử tại hai điểm đó.

D. Điện trường tĩnh là một trường thế.

Câu 3: Mối liên hệ giữa hiệu điện thế \({{U}_{MN}}\) và hiệu điện thế \({{U}_{NM}}\) là:

A. \({{U}_{MN}}={{U}_{NM}}\).   

B. \({{U}_{MN}}=-{{U}_{NM}}\).      

C. \({{U}_{MN}}=\frac{1}{{{U}_{NM}}}\).      

D. \({{U}_{MN}}=-\frac{1}{{{U}_{NM}}}\).

Câu 4: Hai điểm M và N nằm trên cùng một đường sức của một điện trường đều có cường độ \(E\), hiệu điện thế giữa M và N là \({{U}_{MN}}\), khoảng cách \(MN=d\). Công thức nào sau đây là không đúng?

A. \({{U}_{MN}}={{V}_{M}}-{{V}_{N}}\)     

B. \({{U}_{MN}}=E.d\)   

C. \({{A}_{MN}}=q.{{U}_{MN}}\)      

D. \(E={{U}_{MN}}.d\)

Câu 5: Một điện tích \(q\) chuyển động trong điện trường không đều theo một đường cong kín. Gọi công của lực điện trong chuyển động đó là \(A\) thì

A. \(A>0\) nếu \(q>0\)

B. \(A>0\) nếu \(q<0\)

C. \(A\ne 0\) còn dấu của \(A\) chưa xác định vì chưa biết chiều chuyển động của \(q\).                            

D. \(A=0\) trong mọi trường hợp.

Câu 6: Hai tấm kim loại song song, cách nhau 2 (cm) và được nhiễm điện trái dấu nhau. Muốn làm cho điện tích \(q={{5.10}^{-10}}\left( C \right)\) di chuyển từ tấm này đến tấm kia cần tốn một công \(A={{2.10}^{-9}}\left( J \right)\). Coi điện trường bên trong khoảng giữa hai tấm kim loại là điện trường đều và có các đường sức điện vuông góc với các tâm. Cường độ điện trường bên trong tấm kim loại đó là:

A. \(E=2\left( V/m \right)\).                             

B. \(E=40\left( V/m \right)\).                 

C. \(E=200\left( V/m \right)\).          

D. \(E=400\left( V/m \right)\).

Câu 7: Một electron chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều. Cường độ điện trường \(E=100\left( V/m \right)\). Vận tốc ban đầu của electron bằng 300 (km/s). Khối lượng của electron là \(m=9,{{1.10}^{-31}}\left( kg \right)\). Từ lúc bắt đầu chuyển động đến lúc vận tốc của electron bằng không thì electron chuyển động được quãng đường là:

A. \(S=5,12\left( mm \right)\).           

B. \(S=2,56\left( mm \right)\).          

C. \(S=5,{{12.10}^{-3}}\left( mm \right)\).                

D. \(S=2,{{56.10}^{-3}}\left( mm \right)\).

Câu 8: Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là \({{U}_{MN}}=1\left( V \right)\). Công của điện trường làm dịch chuyển điện tích \(q=-1\left( \mu C \right)\) từ M đến N là:

A. \(A=-1\left( \mu J \right)\).                         

B. \(A=+1\left( \mu J \right)\).              

C. \(A=-1\left( J \right)\).

D. \(A=+1\left( J \right)\).

Câu 9: Một quả cầu nhỏ khối lượng \(3,{{06.10}^{-15}}\left( kg \right)\), mang điện tích \(4,{{8.10}^{-18}}\left( C \right)\), nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại song song nằm ngang nhiễm điện trái dấu, cách nhau một khoảng 2 (cm). Lấy \(g=10\left( m/{{s}^{2}} \right)\). Hiệu điện thế đặt vào hai tấm kim loại đó là:

A. \(U=255,0\left( V \right)\).                          

B. \(U=127,5\left( V \right)\).                                  

C. \(U=63,75\left( V \right)\).                                  

D. \(U=734,4\left( V \right)\).

Câu 10: Công của lực điện trường làm di chuyển một điện tích giữa hai điểm có hiệu điện thế \(U=2000\left( V \right)\) là \(A=1\left( J \right)\). Độ lớn của điện tích đó là

A. \(q={{2.10}^{-4}}\left( C \right)\).                

B. \(q={{2.10}^{-4}}\left( \mu C \right)\).                  

C. \(q={{5.10}^{-4}}\left( C \right)\).                         

D. \(q={{5.10}^{-4}}\left( \mu C \right)\).

ĐÁP ÁN

1-C

2-C

3-B

4-D

5-D

6-C

7-B

8-A

9-B

10-C

 

4. HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT

Câu 1: Đáp án C.

Công thức xác định công của lực điện trường làm dịch chuyển điện tích \(q\) trong điện trường đều \(E\) là \(A=qEd\), trong đó \(d\) là độ dài đại số của đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên một đường sức, tính theo chiều đường sức điện.

Câu 2: Đáp án C.

Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng thực hiện công khi điện tích dịch chuyển giữa hai điểm đó. Nên phát biểu “Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường tác dụng lực mạnh hay yếu khi đặt điện tích thử tại hai điểm đó” là không đúng. Đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực đó là cường độ điện trường.

Câu 3: Đáp án B.

Theo định nghĩa hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là \({{U}_{MN}}={{V}_{M}}-{{V}_{N}}\) ta suy ra \({{U}_{NM}}={{V}_{N}}-{{V}_{M}}\) như vậy \({{U}_{MN}}=-{{U}_{NM}}\).

Câu 4: Đáp án D.

Hai điểm M và N nằm trên cùng một đường sức của một điện trường đều có cường độ \(E\), hiệu điện thế giữa M và N là \({{U}_{MN}}\), khoảng cách \(MN=d\). Các công thức \({{U}_{MN}}={{V}_{M}}-{{V}_{N}},\,\,{{U}_{MN}}=E.d,\,\,{{A}_{MN}}=q.{{U}_{MN}}\) đều là các công thức đúng.

Câu 5: Đáp án D.

Công của lực điện trường không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào hình chiếu điểm đầu và điểm cuối lên một đường sức điện. Do đó với một đường cong kín thì điểm dầu và điểm cuối trùng nhau, nên công của lực điện trường trong trường hợp này bằng không.

Một điện tích \(q\) chuyển động trong điện trường không đều theo một đường cong kín. Gọi công của lực điện trong chuyển động đó là \(A\) thì \(A=0\) trong mọi trường hợp.

Câu 6: Đáp án C.

Áp dụng công thức \(A=qEd\) với \(d=2\left( cm \right)=0,02\left( m \right),\,\,q={{5.10}^{-10}}\left( C \right)\) và \(A={{2.10}^{-9}}\left( J \right)\).

Ta suy ra \(E=200\left( V/m \right)\).

Câu 7: Đáp án B.

- Lực điện trường tác dụng lên electron là \(F=\left| e \right|.E\) trong đó \(E=100\left( V/m \right)\) và \(e=-1,{{6.10}^{-19}}\left( C \right)\).

- Chuyển động của electron là chuyển động chậm dần đều với gia tốc là \(a=-\frac{F}{m},\,\,m=9,{{1.10}^{-31}}\left( kg \right)\).

Vận tốc ban đầu của electron là \({{v}_{0}}=300\left( km/s \right)={{3.10}^{5}}\left( m/s \right)\). Từ lúc bắt đầu chuyển động đến lúc vận tốc của electron bằng không \(\left( v=0 \right)\) thì electron chuyển động được quãng đường là \(S\) có \({{v}^{2}}-v_{0}^{2}=2aS\), từ đó tính được \(S=2,{{56.10}^{-3}}\left( m \right)=2,56\left( mm \right)\).

Câu 8: Đáp án A.

Áp dụng công thức \({{A}_{MN}}=q{{U}_{MN}}\) với \({{U}_{MN}}=1\left( V \right),\,\,q=-1\left( \mu C \right)\) từ đó tính được \({{A}_{MN}}=-1\left( \mu J \right)\). Dấu \(\left( - \right)\) chứng tỏ công của điện trường là công cản, làm điện tích chuyển động chậm dần.

Câu 9: Đáp án B.

Khi quả cầu nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại song song nằm ngang nhiễm điện trái dấu, thì quả cầu chịu tác dụng của 2 lực: Trọng lực \(P=mg\) hướng xuống dưới, lực điện \(F=qE\) hướng lên trên. Hai lực này cân bằng nhau, chúng có cùng độ lớn \(P=F\leftrightarrow mg=qE\), với \(m=3,{{06.10}^{-15}}\left( kg \right),\,\,q=4,{{8.10}^{-18}}\left( C \right)\) và \(g=10\left( m/{{s}^{2}} \right)\) ta tính được \(E\). Áp dụng công thức \(U=Ed\) với \(E\) tính được ở trên và \(d=2\left( cm \right)=0,02\left( m \right)\) ta tính được \(U=127,5\left( V \right)\).

Câu 10: Đáp án C.

Áp dụng công thức \(A=qU\) với \(U=2000\left( V \right)\) là \(A=1\left( J \right)\). Độ lớn của điện tích đó là \(q={{5.10}^{-4}}\left( C \right)\).

---(Hết )---

 

Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Chuyên đề Điện thế - Hiệu điện thế môn Vật Lý 11 năm 2021. Để xem thêm nhiều tư liệu hữu ích khác, các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.

 

MGID
YOMEDIA