Dạng bài tập xác định Công của lực điện tác dụng lên một điện tích môn Vật lý 11

Tóm tắt nội dung

Xem online

Tải về

Với mong muốn giúp các em học sinh đạt kết quả cao trong học tập, Học247 đã sưu tầm và biên soạn để gửi đến các em tài liệu Chuyên đề Dạng bài tập xác định Công của lực điện tác dụng lên một điện tích môn Vật lý 11. Hy vọng tài liệu này sẽ cung cấp những kiến thức bổ ích cho các em trong quá trình ôn tập, nâng cao kiến thức trước khi bước vào kì thi của mình.

YOMEDIA

DẠNG BÀI TẬP XÁC ĐỊNH CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN TÁC DỤNG LÊN 1 ĐIỆN TÍCH

1. ÔN TẬP CÁC CÔNG THỨC

- Công của lực điện: ${A_{MN}} = q.E.d\left( J \right)$ với $d = s.\cos \alpha $

+) A > 0: công phát động; A < 0: công cản

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

- Thế năng: đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường

+) Trong điện trường đều: ${W_M} = {A_M} = qE{d_M}$ với dM là khoảng cách từ M đến bản âm

+) Đối với điện trường của điện tích điểm: ${W_M} = q\left( {k\frac{Q}{{\varepsilon {r_M}}}} \right)\left( J \right)$

- Điện thế: ${V_M} = \frac{{{W_M}}}{q} = \frac{{{A_{M\infty }}}}{q}\left( V \right)$

+) Điện thế VM là một đại lượng đại số có thể âm, dương hoặc bằng 0.

+) Điện thế gây ra tại M bởi một điện tích điểm Q cách M khoảng r:

${V_M} = k\frac{Q}{{\varepsilon {r_M}}}\left( {{V_\infty } = 0} \right)$

- Hiệu điện thế:

${U_{MN}} = {V_M} - {V_N} = \frac{{{W_M} - {W_N}}}{q} = \frac{{{A_{MN}}}}{q}\left( V \right)$

- Xét với điện trường đều: $${U_{MN}} = E.d$

- Liên hệ giữa công của lực điện và hiệu điện năng của điện tích:

$\begin{array}{l}
{A_{MN}} = {W_M} - {W_N} = q{V_M} - q{V_N} = q\left( {{V_M} - {V_N}} \right)\\
\Leftrightarrow {A_{MN}} = q.{U_{MN}}
\end{array}$

2. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Ví dụ 1: Một điện tích $q = {4.10^{ - 8}}C$ di chuyển trong một điện trường đều có cường độ E = 100V/m theo một đường gấp khúc ABC, đoạn AB = 20cm và vecto độ dời $\overrightarrow {AB} $ làm với đường sức điện một góc 30o. Đoạn BC dài 40cm và vecto độ dời $\overrightarrow {BC} $ làm với đường sức điện một góc 120o . Công của lực điện là:

A. $- 1,{07.10^{ - 7}}J$

B. $- 1,{51.10^{ - 7}}J$

C. $1,{07.10^{ - 7}}J$

D. $1,{07.10^{ - 7}}J$

Lời giải

Từ hình ta có:

$\begin{array}{l} {d_{AB}} = AB\cos 30^\circ = 20.\frac{{\sqrt 3 }}{2} = 10\sqrt 3 cm\\ {d_{BC}} = BC\cos 120^\circ = 40.\frac{{ - 1}}{2} = - 20cm \end{array}$

Công của lực điện khi làm điện tích q di chuyển theo đường gấp khúc ABC là:

$\begin{array}{l} A = {A_{AB}} + {A_{BC}} = qE\left( {{d_{AB}} + {d_{BC}}} \right)\\ = {4.10^{ - 8}}.100.\left[ {0,1\sqrt 3 + ( - 0,2)} \right] = - 1,{07.10^{ - 7}}\,\,J. \end{array}$

Chọn A.

Ví dụ 2: Người ta dịch chuyển điện tích $q = {4.10^{ - 8}}C$ dọc theo các cạnh của tam giác ABC vuông tại A có cạnh AB = 6cm, AC = 8cm trong điện trường đều có cường độ E = 5000 V/m. Biết $\overrightarrow E //\overrightarrow {AC} $ . Tính công của lực điện trường dùng để dịch chuyển q dọc theo các cạnh AB, CB, AC.

Lời giải

Công của lực điện trường di chuyển q:

$\begin{array}{l} {A_{AC}} = q.E.AC.\cos 180^\circ = {4.10^{ - 8}}.5000.0,08.\left( { - 1} \right) = - 1,{6.10^{ - 5}}J\\ {A_{AB}} = q.E.AB.\cos 90^\circ = 0 \end{array}$

Điện tích di chuyển vuông góc với đường sức từ thì lực điện không thực hiện công.

$\begin{array}{l} BC = \sqrt {{6^2} + {8^2}} = 10cm = 0,1m\\ \tan \alpha = \frac{6}{8} \Rightarrow \alpha \approx 37^\circ \\ {A_{BC}} = q.E.CB.cos37^\circ = {4.10^{ - 8}}.5000.0,1.0,8 = 1,{6.10^{ - 5}}J \end{array}$

Ví dụ 3: Một electron di chuyển một đoạn 6 cm, từ điểm M đến điểm N dọc theo một đường sức điện của điện trường đều thì lực sinh công $9,{6.10^{ - 18}}J$ . Tính công mà lực điện sinh ra khi electron di chuyển tiếp 4cm từ điểm N đến điểm P theo phương và chiều nói trên

A. $9,{6.10^{ - 18}}J$

B. $6,{4.10^{ - 18}}J$

C. $12,{8.10^{ - 18}}J$

D. $8,{6.10^{ - 18}}J$

Lời giải

Công của electron sinh ra khi electron di chuyển từ M đến N:

${A_{MN}} = qE{d_{MN}}$

Vì $\begin{array}{l}
A > 0,E > 0,q < 0 \Rightarrow {d_{MN}} < 0\\
\Rightarrow {d_{MN}} = - 0,06m
\end{array}$

⇒ electron đang di chuyển ngược chiều $\overrightarrow E \Rightarrow E = \frac{{{A_{MN}}}}{{q{d_{MN}}}} = \frac{{9,{{6.10}^{ - 18}}}}{{\left( { - 1,{{6.10}^{ - 19}}} \right)\left( { - 0,06} \right)}} = 1000V/m$

⇒ Công mà electron di chuyển tiếp 4cm là:

${A_{NP}} = qE{d_{NP}} = \left( { - 1,{{6.10}^{ - 19}}} \right).1000.0,04.cos180^\circ = 6,{4.10^{ - 18}}J$.

Chọn B.

Ví dụ 4: Khi một điện tích q di chuyển trong một điện trường từ một điểm A có thế năng tĩnh điện 2,5J đến một điểm B thì lực điện sinh công 2,5J. Tính thế năng tĩnh điện của q tại B sẽ là

A. -2,5 J B. -5 J

C. 5 J D. 0 J

Lời giải

Công của lực điện :

$\begin{array}{l}
{A_{AB}} = {W_{tA}} - {W_{tB}}\\
\Leftrightarrow 2,5 - {W_{tB}} = 2,5J \Rightarrow {W_{tB}} = 0J
\end{array}$

Chọn D

...

---Để xem tiếp nội dung các bài tập của phần Vận dụng, các em vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Dạng bài tập xác định Công của lực điện tác dụng lên một điện tích môn Vật lý 11. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc 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 .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

Chúc các em học tập tốt !