Tài liệu học tập Vật lí 11 - Bài 3: Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện

Nội dung tài liệu: Tài liệu học tập Vật lí 11 - Bài 3: Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện

1. BÀI 3. ĐIỆN TRƯỜNG VÀ CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG. ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN I. Điện trường 1. Môi trường truyền tương tác điện Môi trường tuyền tương tác giữa các điện tích gọi là điện trường. 2. Điện trường - KN: là một dạng vật chất bao quanh các điện tích và gắn liền với điện tích. - Tính chất cơ bản: tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó. II. Cường dộ điện trường - Ký hiệu: E 1. Khái niệm - Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của điện trường tại một điểm. 2. Định nghĩa - Là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó. - Công thức: F E = q - Đơn vị: N/C, V/m. 3. Véc tơ cường độ điện trường - Ký hiệu: E - Công thức: F E q - Đặc điểm của E gây bởi một điện tích điểm có : + Điểm đặt: tại điểm ta xét. + Phương: trùng với đường thẳng nối điện tích điểm với điểm ta xét. + Chiều: * q > 0: hướng ra xa điện tích * q < 0: hướng về phía điện tích k Q + Độ lớn : E r2 - Nhận xét: E không phụ thuộc vào q 4. Nguyên lí chồng chất điện trường - Biểu thức: E E1 E2 ... En III. Đường sức điện 1. Hình ảnh các đường sức điện Các hạt nhỏ cách điện đặt trong điện trường sẽ bị nhiễm điện và nằm dọc theo những đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm trùng với phương của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó. 2. Định nghĩa Đường sức điện trường là đường mà tiếp tuyến tại mỗi điểm của nó là giá của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó. Nói cách khác đường sức điện trường là đường mà lực điện tác dụng dọc theo nó. 3. Hình dạng đường sức của một số điện trường Xem các hình vẽ SGK. 4. Các đặc điểm của đường sức điện + Qua mỗi điểm trong điện trường có một đường sức điện và chỉ một mà thôi + Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của véc tơ cường độ điện trường tại điểm đó. + Đường sức điện của điện trường tĩnh là những đường không khép kín. + Qui ước vẽ số đường sức đi qua một diện tích nhất định đặt vuông góc với với đường sức điện tại điểm mà ta xét tỉ lệ với cường độ điện trường tại điểm đó. 5. Điện trường đều - Là điện trường mà véc tơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng phương chiều và độ lớn. - Đường sức điện trường đều là những đường thẳng song song cách đều. 1
2. BÀI TẬP BÀI 3. ĐIỆN TRƯỜNG Mức độ nhận biết Câu 1. Cường độ điện trường là đại lượng A. véctơ B. vô hướng, có giá trị dương. C. vô hướng, có giá trị dương hoặc âm. D. vectơ, có chiều luôn hướng vào điện tích. Câu 2. Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho điện trường về A. khả năng thực hiện công. B. tốc độ biến thiên của điện trường. C. mặt tác dụng lực D. năng lượng. Câu 3. Đơn vị của cường độ điện trường là: A.V/m2 B. V.m C. V/m D.V.m2 Câu 4. Phát biểu nào sau đây về tính chất của các đường sức điện là khôngđúng? A. Tại một điểm trong điện trường ta chỉ vẽ được một đường sức điện đi qua B. Các đường sức điện của hệ điện tích là đường cong không kín C. Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau D.Các đường sức điện luôn xuất phát từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm. Câu 5. Phát biểu nào sau đây không đúng khi nói về điện trường? A. Xung quanh điện tích có điện trường, điện trường truyền tương tác điện B. Tính chất cơ bản của điện trường là tác dụng lực lên điện tích đặt trong nó C. Điện trường tĩnh là do các hạt mang điện đứng yên sinh ra D. Điện trường đều là điện trường có các đường sức song song nhưng không cách đều nhau Mức độ hiểu Câu 6. Điện trường đều là điện trường có A. độ lớn của điện trường tại mọi điểm là như nhau B. véctơ E tại mọi điểm đều bằng nhau C. chiều của vectơ cường độ điện trường không đổi D. độ lớn do điện trường đó tác dụng lên điện tích thử là không đổi Câu 7. Một điện tích điểm mang điện tích âm, điện trường mà nó gây ra tại một điểm có chiều: A.Hướng về phía nó B. hướng ra xa nó C. Phụ thuộc độ lớn của nó. D.Phụ thuộc vào điện môi xung quanh Câu 8. 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 > 0 D. chuyển động theo chiều bất kỳ. Câu 9. Công thức xác định cường độ điện trường gây ra bởi điện tích Q < 0, tại một điểm trong chân không, cách điện tích Q một khoảng r là 9 Q 9 Q 9 Q 9 Q A. E 9.10 2 B . E 9.10 C. E 9.10 D. E 9.10 2 r r r r Câu 10. Cho hai bản kim loại phẳng đặt song song tích điện trái dấu, thả một êlectron không vận tốc ban đầu vào điện trường giữ hai bản kim loại trên. Bỏ qua tác dụng của trọng trường. Quỹ đạo của êlectron là. A.đường thẳng song song với các đường sức điện. B. đường thẳng vuông góc với các đường sức điện. C. một phần của đường hypebol. D. một phần của đường parabol. Câu 11. Cho hai bản kim loại phẳng đặt song song tích điện trái dấu, một êlectron bay vào điện trường giữ hai bản kim loại nói trên, với vận tốc ban đầu v0 vuông góc với các đường sức điện. Bỏ qua tác dụng của trong trường. Quỹ đạo của êlectron là. A. đường thẳng song song với các đường sức điện. B. đường thẳng vuông góc với các đường sức điện. C. một phần của đường hypebol. D.một phần của đường parabol. Câu 12. Nếu khoảng cách từ điện tích tới điểm đang xét tăng 2 lần thì cường độ điện trường A.Giảm 2 lần B. tăng 2 lần C. giảm 4 lần D. tăng 4 lần. Mức độ vận dụng Câu 13. Một điện tích điểm q đặt trong một môi trường đồng tính, vô hạn có hằng số điện môi bằng 2,5. Tại điểm M cách q một đoạn 4 cm vectơ cường độ điện trường có độ lớn bằng 9.105V/m và hướng về phía điện tích q. Khẳng định nào sau đây đúng khi nói về dấu và độ lớn của điện tích q? A. q= - 4C B. q= 4C C. q= 0,4C D. q= - 0,4C 2
3. Câu 14. Quả cầu nhỏ mang điện tích 10-9C đặt trong không khí. Cường độ điện trường tại 1 điểm cách quả cầu 3cm là A. 105V/m B.104V/m C. 5.103V/m D. 3.104V/m Câu 15. Một điện tích điểm q=10-7C đặt trong điện trường của điện tích điểm Q, chịu tác dụng của lực F=3.10-3N. Cường độ điện trường E tại điểm đặt điện tích q là A. 2.10-4V/m B. 3. 104V/m C. 4.104V/m D. 2,5.104V/m -6 -6 Câu 16. Hai điện tích q1 = -10 C; q2 = 10 C đặt tại hai điểm A, B cách nhau 40cm trong không khí. Cường độ điện trường tổng hợp tại trung điểm M của AB là A. 4,5.106V/m B. 0 C. 2,25.105V/m D. 4,5.105V/m -6 -6 Câu 17. Hai điện tích điểm q1 = -10 và q2 = 10 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 40cm trong chân không. Cường độ điện trường tổng hợp tại điểm N cách A 20cm và cách B 60cm có độ lớn A. 105V/m B. 0,5.105V/m C. 2.105V/m D. 2,5.105V/m -16 Câu 18. Hai điện tích q1 = q2 = 5.10 C, đặt tại hai đỉnh B và C của một tam giác đều ABC cạnh bằng 8cm trong không khí. Cường độ điện trường tại đỉnh A của tam giác ABC có độ lớn bằng A. 1,2178.10-3 V/m B. 0,6089.10-3 V/m C. 0,3515.10-3 V/ D. 0,7031.10-3 V/m -9 Câu 19. Ba điện tích dương q1 = q2= q3= q= 5.10 C đặt tại 3 đỉnh liên tiếp của hình vuông cạnh a = 30cm trong không khí. Cường độ điện trường ở đỉnh thứ tư có độ lớn A. 9,6.103V/m B.9,6.102V/m C. 7,5.104V/m D.8,2.103V/m Câu 20. Hai điện tích q1= 3q và q2= 27q đặt cố định tại 2 điểm A, B trong không khí với AB=a. Tại điểm M có cường độ điện trường tổng hợp bằng 0. Điểm M A. nằm trong đoạn thẳng AB với MA= a/4 B. nằm trên đoạn thẳng AB với MA= a/2 C. nằm ngoài đoạn thẳng AB với MA= a/4 D. nằm ngoài đoạn thẳng AB với MA= a/2 Câu 21. Một hạt bụi tích điện có khối lượng m=10-8g nằm cân bằng trong điện trường đều có hướng thẳng đứng xuống dưới và có cường độ E= 1000V/m, lấy g=10m/s2. Điện tích của hạt bụi là A. - 10-13 C B. 10-13 C C. - 10-10 C D. 10-10 C Câu 22. Quả cầu mang điện có khối lượng 0,1g treo trên sợi dây mảnh được đặt trong điện trường đều có phương nằm ngang, cường độ E=1000V/m, khi đó dây treo bị lệch một góc 450 so với phương thẳng đứng, lấy g=10m/s2. Điện tích của quả cầu có độ lớn bằng A. 106 C B. 10- 3 C C. 103 C D. 10-6 C. Câu 23. Hai điện tích điểm q1 = 0,5nC và q2 = - 0,5nC đặt tại hai điểm A, B cách nhau 6cm trong không khí. Cường độ điện trường tại điểm M nằm trên trung trực của AB, cách trung điểm của AB một khoảng l = 4cm có độ lớn là. A. E = 0V/m. B. E = 1080V/m. C. E = 1800V/m. D. E = 2160V/m. Câu 24. Đặt một điện tích thử - 1μC tại một điểm, nó chịu một lực điện 1mN có hướng từ trái sang phải. Cường độ điện trường có độ lớn và hướng là A. 1000 V/m, từ trái sang phải. B. 1000 V/m, từ phải sang trái. C. 1V/m, từ trái sang phải. D. 1 V/m, từ phải sang trái. Câu 25. Một điểm cách một điện tích một khoảng cố định trong không khí có cường độ điện trường 4000 V/m theo chiều từ trái sang phải. Khi đổ một chất điện môi có hằng số điện môi bằng 2 bao chùm điện tíchđiểm và điểm đang xét thì cường độ điện trường tại điểm đó có độ lớn và hướng là A. 8000 V/m, hướng từ trái sang phải. B. 8000 V/m, hướng từ phải sang trái. C. 2000 V/m, hướng từ phải sang trái. D. 2000 V/m hướng từ trái sang phải. Câu 26. Cho 2 điện tích điểm nằm ở 2 điểm A và B và có cùng độ lớn, cùng dấu. Điểm có điện trường tổng hợp bằng 0 là A. trung điểm của AB. B. tất cả các điểm trên trên đường trung trực của AB. C. các điểm tạo với điểm A và điểm B thành một tam giác đều. D. các điểm tạo với điểm A và điểm B thành một tam giác vuông cân. Câu 27. Nếu tại một điểm có 2 điện trường gây bởi 2 điện tích điểm Q1 âm và Q2 dương thì hướng của cường độ điện trường tại điểm đó được xác định bằng A. hướng của tổng 2 véc tơ cường độ điện trường điện trường thành phần. B. hướng của véc tơ cường độ điện trường gây bởi điện tích dương. C. hướng của véc tơ cường độ điện trường gây bởi điện tích âm. D. hướng của véc tơ cường độ điện trường gây bởi điện tích ở gần điểm đang xét hơn. Câu 28. Cho 2 điện tích điểm nằm ở 2 điểm A và B và có cùng độ lớn, cùng dấu. Cường độ điện trường tại một điểm trên đường trung trực của AB thì có phương 3
4. A. vuông góc với đường trung trực của AB. B. trùng với đường trung trực của AB. C. trùng với đường nối của AB. D. tạo với đường nối AB góc 450. Tự luận -6 -6 Bài 1: Cho hai điện tích q1 = 36.10 C và q2 = 4.10 C đặt tại hai điểm cố định A và B trong không khí. AB=10cm. Xác định chiều và độ lớn cường độ điện trường tại các điểm sau: a) Điểm O là trung điểm của AB. b) Điểm M cách A 4cm và cách B 6cm. c) Điểm N cách A 5cm và cách B 15cm d) Điểm C cách A 8cm và cách B 6cm. -7 -7 Bài 2: Hai điện tích điểmq1 = 9.10 C và q2 = -10 C đặt tại hai điểm cố định A và B trong không khí. AB = 20cm. Xác định vị trí của điểm M mà tại đó điện trường tổng hợp bằng không? Bài 3: Treo một quả cầu nhỏ (khối lượng 1g , được tích điện q = 10-6C) vào một sợi dây mảnh . Sau đó đặt hệ quả cầu và sợi dây treo vào một vùng điện trường, có các đường sức điện nằm ngang. Hỏi điện trường phải có giá trị 0. 2 bao nhiêu để dây treo lệch khỏi phương thẳng đứng một góc 30 . Lấy g = 10m/s . Bài 4: -8 Cho điện tích q1 = -6.10 C đặt tại điểm A trong không khí. a) Tính cường độ điện trường tại điểm B cách A một khoảng 6cm. -8 b) Tại B đặt thêm điện tích q2 = 3.10 C: Tính lực tương tác giữa hai điện tích q1 và q2. Tính cường độ điện trường tổng hợp tại M là trung điểm AB. Bài 5:Hai điện tích điểm q1 = 3q0 và q2 = 4q0 đặt tại A và B trong không khí và cách nhau 10cm. -9 a. Cho q0 = 2.10 C. Hãy xác định (độ lớn và hướng) lực tương tác giữa hai điện tích. b. Xác định cường độ điện trường tổng hợp tại C biết AC = 6cm, BC = 8cm. -9 c. Đặt tại C một điện tích q3 = -4.10 C. Xác định lực điện tác dụng lên q3. 4