ADMICRO
13AMBIENT

Chuyên đề Mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế môn Vật Lý 11 năm 2021

30/08/2021 0 Bytes 82 lượt xem 0 tải về
Banner-Video
https://m.hoc247.net/docview/viewfile/1.1.114/web/?f=https://m.hoc247.net/tulieu/2021/20210830/3425162839_20210830_185300.pdf?r=3100
ADSENSE
QUẢNG CÁO
Banner-Video

Cùng HOC247 ôn tập các kiến thức và rèn luyện kỹ năng giải bài tập để chuẩn bị cho kỳ thi sắp tới trong tài liệu Chuyên đề Mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế môn Lý 11 năm 2021. Mời các em cùng tham khảo!

 

 

 

 
 

MỐI LIÊN HỆ GIỮA CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ

 

1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI

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

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

(điện thế tại vô cùng bằng 0, \({{V}_{\infty }}=0\))

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

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

- Ta có: A = qEd

2. BÀI TẬP VÍ DỤ

Ví dụ 1: Tam giác ABC vuông tại A được đặt trong điện trường đều \(\overrightarrow{E}\), \(\alpha =\widehat{ABC}=60{}^\circ ,\,\,\overrightarrow{AB}\uparrow \uparrow \overrightarrow{E}\) (hình vẽ). Biết \(BC=6cm\), hiệu điện thế \({{U}_{BC}}=120V\).

a) Tìm \({{U}_{AC}},\,\,{{U}_{BA}}\) và cường độ điện trường \(E\)?

A. \({{U}_{AC}}=0,\,\,{{U}_{BC}}=120V,\,\,E=4000V/m\).

B. \({{U}_{AC}}=120\,V,\,\,{{U}_{BC}}=0,\,\,E=4000V/m.\)

C. \({{U}_{AC}}=0,\,\,{{U}_{BC}}=-120\,V,\,\,E=2000V/m.\)

D. \({{U}_{AC}}=0,\,\,{{U}_{BC}}=120\,V,\,\,E=2000V/m.\)

b) Đặt thêm ở C điện tích điểm \(q={{9.10}^{-10}}C\). Tìm cường độ điện trường tổng hợp tại A?

A. 5000 V/m.            B. 2500 V/m.                C. 3000 V/m.                                    D. 4500 V/m.

Lời giải

a) Vì \(\overrightarrow{AB}\uparrow \uparrow \overrightarrow{{{E}_{1}}}\) nên ta sẽ chiếu lên AB.

Ta có \(\overrightarrow{AC}\) vuông góc với AB nên hình chiếu bằng 0, suy ra \({{U}_{AC}}=0\).

Ta có \({{d}_{BC}}=\overline{{B}'{C}'}=BA\) nên ta có

\({{U}_{BC}}=E.BA={{U}_{BA}}=120V,\,\,E=\frac{{{U}_{BA}}}{BA}=\frac{120}{\frac{BC}{2}}=\frac{120}{0,03}=4000\left( V/m \right)\)

Đáp án A.

b) Cường độ điện trường do điện tích \(q\) gây ra tại A:

\({{E}_{1}}=\frac{kq}{A{{C}^{2}}}=\frac{kq}{\left( BC.\sin 60{}^\circ  \right)}=3000\left( V/m \right)\)

Cường độ điện trường tổng hợp gây ra ở A là \(\overrightarrow{{{E}_{A}}}=\overrightarrow{E}+\overrightarrow{{{E}_{1}}}\), vì 2 vectơ này vuông góc với nhau nên

\(\Rightarrow {{E}_{A}}=\sqrt{{{E}^{2}}+E_{1}^{2}}=\sqrt{{{3000}^{2}}+{{4000}^{2}}}=5000\left( V/m \right)\)

Đáp án A.

Ví dụ 2: Cho 3 bản kim loại phẳng A, B, C có tích điện và đặt song song như hình. Cho \({{d}_{1}}=5cm,\,\,{{d}_{2}}=8cm\). Coi điện trường giữa các bản là đều và có chiều như hình vẽ. Cường độ điện trường tương ứng là \({{E}_{1}}={{4.10}^{4}}V/m,\,\,{{E}_{2}}={{5.10}^{4}}V/m\). Tính điện thế của bản B và bản C nếu lấy gốc điện thế là điện thế bản A.

A. \({{V}_{B}}=-2000V,\,\,{{V}_{C}}=2000V.\)  

B. \({{V}_{B}}=2000V,\,\,{{V}_{C}}=-2000V.\)

C. \({{V}_{B}}=-1200V,\,\,{{V}_{C}}=1600V.\)  

D. \({{V}_{B}}=1200V,\,\,{{V}_{C}}=-1600V.\)

Lời giải

Nhớ lại kiến thức

Nếu M, N không nằm trên đường sức, khi đó công thức tính hiệu điện thế sẽ là:

\({{U}_{MN}}=Ed\cos \alpha \), trong đó \(\alpha =\left( \overrightarrow{MN},\overrightarrow{E} \right)\).

Vì lấy gốc điện thế tại bản A nên \({{V}_{A}}=0\)

\({{U}_{AB}}={{E}_{1}}.{{d}_{1}}=0,{{05.4.10}^{4}}=2000V=-{{V}_{B}}\)

Từ đó suy ra \({{V}_{B}}=-2000V\)

Ta có \({{U}_{AC}}={{U}_{AB}}+{{U}_{BC}}=2000-{{E}_{2}}{{d}_{2}}=2000-{{5.10}^{4}}.0,08=-2000V={{V}_{A}}-{{V}_{C}}\).

Mà \({{V}_{A}}=0\) nên từ đó suy ra \({{V}_{C}}=2000V\).

Đáp án A

Ví dụ 3: Ba điểm A, B, C nằm trong điện trường đều sao cho \(\overrightarrow{E}\parallel CA\). Cho \(AB\bot AC\) và \(AB=6cm,\,\,AC=8cm\).

a) Tính cường độ điện trường \(E,\,\,{{U}_{AB}}\) và \({{U}_{BC}}\). Biết \({{U}_{CD}}=100V\) (D là trung điểm của AC)

A. \(E=2500\left( V/m \right),\,\,{{U}_{AB}}=0V,\,\,{{U}_{BC}}=200V\).

B. \(E=2500\left( V/m \right),\,\,{{U}_{AB}}=0V,\,\,{{U}_{BC}}=-200V\).

C. \(E=1250\left( V/m \right),\,\,{{U}_{AB}}=0V,\,\,{{U}_{BC}}=-200V\).

D. \(E=1250\left( V/m \right),\,\,{{U}_{AB}}=0V,\,\,{{U}_{BC}}=200V\).

b) Tính công của lực điện trường khi electron di chuyển từ \(B\to C\), từ \(B\to D\)

A. \({{A}_{BC}}=-3,{{2.10}^{-17}}J,\,\,{{A}_{BD}}=1,{{6.10}^{-17}}\).

B. \({{A}_{BC}}=3,{{2.10}^{-17}}J,\,\,{{A}_{BD}}=-1,{{6.10}^{-17}}\).

C. \({{A}_{BC}}=3,{{2.10}^{-17}}J,\,\,{{A}_{BD}}=1,{{6.10}^{-17}}\).

D. \({{A}_{BC}}=-3,{{2.10}^{-17}}J,\,\,{{A}_{BD}}=-1,{{6.10}^{-17}}\).

Lời giải

a) Hiệu điện thế giữa hai điểm C và D là

\({{U}_{CD}}=E.CD=\frac{E.CA}{2}\Rightarrow E=\frac{2{{U}_{CD}}}{CA}=2500\left( V/m \right)\)

Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B. \(\overrightarrow{AB}\) vuông góc với \(\overrightarrow{E}\) nên \({{U}_{AB}}=0V\)

Hiệu điện thế giữa hai điểm B và C

\({{U}_{BC}}=-E.CA=-2500.0,08=-200V\)

Đáp án B.

b) Công của lực điện trường khi electron di chuyển từ \(B\to C\)

\({{A}_{BC}}=-eE.AC=1,{{6.10}^{-19}}.2500.0,08=3,{{2.10}^{-17}}J\)

Công của lực điện trường khi electron di chuyển từ \(B\to D\)

\({{A}_{BD}}={{A}_{AD}}=\frac{1}{2}{{A}_{BC}}=1,{{6.10}^{-17}}J\)

Đáp án C.

3. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

Câu 1: 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 0,07V. Màng tế bào dày 8nm. Cường độ điện trường trong màng tế bào này là:

A. \(8,{{75.10}^{6}}V/m\)     

B. \(7,{{75.10}^{6}}V/m\)   

C. \(6,{{75.10}^{6}}V/m\)      

D. \(5,{{75.10}^{6}}V/m\)

Câu 2: Hai tấm kim loại phẳng nằm ngang song song cách nhau 5cm. Hiệu điện thế giữa hai tấm là 50V. Tính cường độ điện trường và cho biết đặc điểm điện trường, dạng đường sức điện trường giữa hai tấm kim loại:

A. điện trường biến đổi, đường sức là đường cong, \(E=1200V/m\)

B. điện trường biến đổi tăng dần, đường sức là đường tròn, \(E=800V/m\)

C. điện trường đều, đường sức là đường thẳng, \(E=1200V/m\)

D. điện trường đều, đường sức là đường thẳng, \(E=1000V/m\)

Câu 3: Hai tấm kim loại phẳng nằm ngang song song cách nhau 5cm. Hiệu điện thế giữa hai tấm là 50V. Một electron không vận tốc ban đầu chuyển động từ tấm tích điện âm về tấm tích điện dương. Hỏi khi đến tấm tích điện dương thì electron nhận được một năng lượng bằng bao nhiêu:

A. \({{8.10}^{-18}}J\) 

B. \({{7.10}^{-18}}J\)     

C. \({{6.10}^{-18}}J\)     

D. \({{5.10}^{-18}}J\)

Câu 4: Công của lực điện trường làm di chuyển một điện tích giữa hai điểm có hiệu điện thế \(U=2000V\) là 1J. Tính độ lớn điện tích đó:

A. \(2mC\) 

B. \({{4.10}^{-2}}C\)

C. \(5mC\)     

D. \({{5.10}^{-4}}C\)

Câu 5: Giữa hai điểm A và B có hiệu điện thế bằng bao nhiêu nếu một điện tích \(q=1\mu C\) thu được năng lượng \({{2.10}^{-4}}J\) khi đi từ A đến B:

A. 100V     

B. 200V  

C. 300V   

D. 400V

Câu 6: Cho ba bản kim loại phẳng tích điện 1, 2, 3 đặt song song lần lượt nhau cách nhau những khoảng \({{d}_{12}}=5cm,\,\,{{d}_{23}}=8cm\), bản 1 và 3 tích điện dương, bản 2 tích điện âm. \({{E}_{12}}={{4.10}^{4}}V/m,\,\,{{E}_{23}}={{5.10}^{4}}V/m\), tính điện thế \({{V}_{2}},\,\,{{V}_{3}}\) của các bản 2 và 3 nếu lấy gốc điện thế ở bản 1:

A. \({{V}_{2}}=2000V;\,\,{{V}_{3}}=4000V\)

B. \({{V}_{2}}=-2000V;\,\,{{V}_{3}}=4000V\)

C. \({{V}_{2}}=-2000V;\,\,{{V}_{3}}=2000V\)

D. \({{V}_{2}}=2000V;\,\,{{V}_{3}}=-2000V\)

Câu 7: Một quả cầu kim loại bán kính 10cm. Tính điện thế gây bởi quả cầu tại điểm A cách tâm quả cầu 40cm và tại điểm B trên mặt quả cầu, biết điện tích của quả cầu là \({{10}^{-9}}C\):

A. \({{V}_{A}}=12,5V;\,\,{{V}_{B}}=90V\)

B. \({{V}_{A}}=18,2V;\,\,{{V}_{B}}=36V\)

C. \({{V}_{A}}=22,5V;\,\,{{V}_{B}}=76V\)

D. \({{V}_{A}}=22,5V;\,\,{{V}_{B}}=90V\)

Câu 8: Một quả cầu kim loại bán kính 10cm. Tính điện thế gây bởi quả cầu tại điểm A cách tâm quả cầu 40cm và tại điểm B trên mặt quả cầu, biết điện tích của quả cầu là \(-{{5.10}^{-8}}C\)

A. \({{V}_{A}}=-4500V;\,\,{{V}_{B}}=1125V\)

B. \({{V}_{A}}=-1125V;\,\,{{V}_{B}}=-4500V\)

C. \({{V}_{A}}=1125,5V;\,\,{{V}_{B}}=2376V\)

D. \({{V}_{A}}=922V;\,\,{{V}_{B}}=-5490V\)

Câu 9: Một giọt thủy ngân hình cầu bán kính 1mm tích điện \(q=3,{{2.10}^{-13}}C\) đặt trong không khí. Tính cường độ điện trường và điện thế của giọt thủy ngân trên bề mặt giọt thủy ngân:

A. 2880 V/m; 2,88V       

B. 3200 V/m; 2,88V                           

C. 3200 V/m; 3,2V         

D. 2880 V/m; 3,45V

Câu 10: Một hạt bụi kim loại tích điện âm khối lượng \({{10}^{-10}}kg\) lơ lửng trong khoảng giữa hai bản tụ điện phẳng nằm ngang bản tích điện dương ở trên, bản tích điện âm ở dưới. Hiệu điện thế giữa hai bản bằng 1000V, khoảng cách giữa hai bản là 4,8mm, lấy \(g=10m/{{s}^{2}}\). Tính số electron dư ở hạt bụi:

A. 20 000 hạt           

B. 25 000 hạt               

C. 30 000 hạt      

D. 40 000 hạt

ĐÁP ÁN

1-A

2-D

3-A

4-D

5-B

6-C

7-D

8-B

9-A

10-C

 

4. HƯỚNG DẪN GIẢI CHI TIẾT

Câu 1: Đáp án A.

+ \(E=\frac{U}{d}=\frac{0,07}{{{8.10}^{-9}}}=8,{{75.10}^{6}}V/m\)

Câu 2: Đáp án D.

+ \(E=\frac{U}{d}=1000V/m\) và điện trường là điện trường đều có đường sức là đường thẳng.

Câu 3: Đáp án A.

+ \(W=qU=-eU=1,{{6.10}^{-19}}.50={{8.10}^{-18}}J\)

Câu 4: Đáp án D.

+ \(\left| q \right|=\frac{A}{U}=\frac{1}{2000}={{5.10}^{-4}}C\)

Câu 5: Đáp án B.

+ \(U=\frac{W}{q}=\frac{{{2.10}^{-4}}}{{{10}^{-6}}}=200V\)

Câu 6: Đáp án C.

+ Dựa vào giả thiết đề bài ta được vecto cường độ điện trường \(\overrightarrow{{{E}_{12}}}\) hướng từ bản 1 sang bản 2, \(\overrightarrow{{{E}_{23}}}\) hướng từ bản 3 sang bản 2

+ \({{U}_{12}}={{E}_{12}}.{{d}_{12}}=2000\left( V \right)=-{{V}_{2}}\)

\(\Rightarrow {{V}_{2}}=-2000\left( V \right)\)

+ \({{U}_{13}}={{U}_{12}}+{{U}_{23}}=2000-{{E}_{23}}.{{d}_{23}}=-2000\left( V \right)=-{{V}_{3}}\)

\(\Rightarrow {{V}_{3}}=2000\left( V \right)\)

Câu 7: Đáp án D.

+ \({{E}_{A1}}=\frac{kq}{{{r}_{1}}}=\frac{{{9.10}^{9}}{{.10}^{-9}}}{0,4}=22,5V\)

+ \({{E}_{A2}}=\frac{kq}{{{r}_{2}}}=\frac{9}{0,1}=90V\)

Câu 8: Đáp án B.

Câu 9: Đáp án A.

+ \(E=\frac{kq}{{{r}^{2}}}=\frac{{{9.10}^{9}}.3,{{2.10}^{-13}}}{0,{{001}^{2}}}=2880V/m\)

+ \(V=\frac{kq}{r}=\frac{{{9.10}^{9}}.3,{{2.10}^{-13}}}{0,001}=2,88V\)

Câu 10: Đáp án C.

+ Vì hạt bụi nằm lơ lửng nên \({{F}_{d}}=P\)

\(\left| q \right|=\frac{mg}{E}=\frac{mgd}{U}=4,{{8.10}^{-15}}C\Rightarrow q=-4,{{8.10}^{-15}}C\)

+ Số electron dư ở hạt bụi là: \(n=\frac{4,{{8.10}^{-15}}}{1,{{6.10}^{-19}}}=30000\) (hạt).

 

---(Hết )---

 

Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Chuyên đề Mối liên hệ giữa cường độ điện trường và 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