Lý thuyết và bài tập về điện tích, điện trường môn Vật Lý 11 năm 2021-2022

Có 3 cách nhiễm điện một vật: Cọ xát, tiếp xúc ,hưởng ứng

a. Định luật Cu lông:

Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q₁; q₂ đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện môi ε là \({{\vec{F}}_{12}};{{\vec{F}}_{21}}\) có:

- Điểm đặt: trên 2 điện tích.

- Phương: đường nối 2 điện tích.

- Chiều:          

+ Hướng ra xa nhau nếu q₁.q₂ > 0  (q₁; q₂ cùng dấu)

+ Hướng vào nhau nếu q₁.q₂ < 0  (q₁; q₂ trái dấu)

- Độ lớn:  \(F=k\frac{\left| {{q}_{1}}{{q}_{2}} \right|}{\varepsilon .{{r}^{2}}}\) ; k = 9.10⁹ \(\left( \frac{N.{{m}^{2}}}{{{C}^{2}}} \right)\)  (ghi chú: F là lực tĩnh điện)

b. Vật dẫn điện, điện môi:

+ Vật (chất) có nhiều điện tích tự do → dẫn điện

+ Vật (chất) có chứa ít điện tích tự do → cách điện. (điện môi)

c. Định luật bảo toàn điện tích: Trong 1 hệ cô lập về điện (hệ không trao đổi điện tích với các hệ khác) thì tổng đại số các điện tích trong hệ là 1 hằng số

1.2. Điện trường

+ Khái niệm: Là môi trường tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó.

+ Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực.

\(\vec{E}=\frac{{\vec{F}}}{q}\Rightarrow \vec{F}=q.\vec{E}\)  Đơn vị: E(V/m)

q > 0 : \(\vec{F}\) cùng phương, cùng chiều với \(\vec{E}\).

q < 0 : \(\vec{F}\) cùng phương, ngược chiều với \(\vec{E}\).

+ Đường sức điện trường: Là đường được vẽ trong điện trường sao cho hướng của tiếp tưyến tại bất kỳ điểm nào trên đường cũng trùng với hướng của véc tơ CĐĐT tại điểm đó.

Tính chất của đường sức:

- Qua mỗi điểm trong đ.trường ta chỉ có thể vẽ được 1 và chỉ 1 đường sức điện trường.

- Các đường sức điện là các đường cong không kín,nó xuất phát từ các điện tích dương,tận cùng ở các điện tích âm.

- Các đường sức điện không bao giờ cắt nhau.

- Nơi nào có CĐĐT lớn hơn thì các đường sức ở đó vẽ mau và ngược lại

+ Điện trường đều:

- Có véc tơ CĐĐT tại mọi điểm đều bằng nhau.

- Các đường sức của điện trường đều là các đường thẳng song song cách đều nhau

+ Véctơ cường độ điện trường \(\vec{E}\) do 1 điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách Q một đoạn r có:  

- Điểm đặt: Tại M.

- Phương:  đường nối M và Q

- Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0

Hướng vào Q nếu Q <0

- Độ lớn: \(E=k\frac{\left| Q \right|}{\varepsilon .{{r}^{2}}}\) ; k = 9.10⁹\(\left( \frac{N.{{m}^{2}}}{{{C}^{2}}} \right)\)

+ Nguyên lí chồng chất điện trường: \(\overset{\to }{\mathop{E}}\,=\overset{\to }{\mathop{{{E}_{1}}}}\,+\overset{\to }{\mathop{{{E}_{2}}}}\,+.....\overset{\to }{\mathop{+{{E}_{n}}}}\,\)

Xét trường hợp tại điểm đang xét chỉ có 2 cường độ điện trường  

+ \(\vec{E}={{\vec{E}}_{1}}+{{\vec{E}}_{2}}\)

+ \({{\vec{E}}_{1}}\uparrow \uparrow {{\vec{E}}_{2}}\Rightarrow E={{E}_{1}}+{{E}_{2}}\)

+ \({{\vec{E}}_{1}}\uparrow \downarrow {{\vec{E}}_{2}}\Rightarrow E=\left| {{E}_{1}}-{{E}_{2}} \right|\)

+ \({{\vec{E}}_{1}}\bot {{\vec{E}}_{2}}\Rightarrow E=\sqrt{E_{1}^{2}+E_{2}^{2}}\)

+ \(\left( {{{\vec{E}}}_{1}},{{{\vec{E}}}_{2}} \right)=\alpha \Rightarrow E=\sqrt{E_{1}^{2}+E_{2}^{2}+2{{E}_{1}}{{E}_{2}}\cos \alpha }\)

Nếu \({{E}_{1}}={{E}_{2}}\Rightarrow E=2{{E}_{1}}\cos \frac{\alpha }{2}\)

 Công của lực điện tác dụng vào 1 điện tích không phụ thuộc vào dạng của đường đi của điện tích mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu,điểm cuối của đường đi trong điện trường

A_MN = q.E.\(\overline{{{M}^{'}}{{N}^{'}}}\) = q.E.d_MN

(với  d\(_{MN}\) = \(\overline{{{M}^{'}}{{N}^{'}}}\) là độ dài đại số của hình chiếu của đường đi MN lên trục toạ độ ox với chiều dương của trục ox là chiều của đường sức)

Liên hệ giữa công của lực điện và hiệu thế năng của điện tích

A_MN = W_M - W_N = q V_M - q.V_N =q(V_M-V_N)=q.U_MN

Thế năng điện trường - Điện thế tại các điểm M,N

+ Đối với điện trường đều giữa hai bản tụ:  \({{W}_{M}}=qE{{d}_{M}}\)  ; \({{W}_{N}}=qE{{d}_{N}}\) (J)

\({{V}_{M}}=E{{d}_{M}}\) ; \({{V}_{N}}=E{{d}_{N}}\) (V)

d_M, d_N là khoảng cách từ điểm M,N đến bản âm của tụ.

+ Đối với điên trường của một điện tích :

\({{W}_{M}}=qE{{d}_{M}}=qk\frac{Q}{{{r}_{M}}}{{d}_{M}}\Rightarrow \)\({{W}_{M}}=q\left( k\frac{Q}{{{r}_{M}}} \right)\) ; \({{W}_{N}}=q\left( k\frac{Q}{{{r}_{N}}} \right)\)

Điện thế :  \({{V}_{M}}=\frac{{{W}_{M}}}{q}\) suy ra: \({{V}_{M}}=k\frac{Q}{{{r}_{M}}}\)

d_M=r_M, d_N=r_N là khoảng cách từ Q đến M,N

+ Hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường khi có 1 điện tích di chuyển giữa 2 điểm đó

Liên hệ giữa E và U

\(E=\frac{{{U}_{MN}}}{\overline{{{M}^{'}}{{N}^{'}}}}\) hay \(E=\frac{U}{d}\)

Ghi chú: công thức chung cho 3 phần 6, 7, 8:

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

- Khi vật dẫn đặt trong điện trường mà không có dòng điện chạy trong vật thì ta gọi là vật dẫn cân bằng điện (vdcbđ)

+ Bên trong vdcbđ cường độ điện trường bằng không.

+ Mặt ngoài vdcbđ: cường độ điện trường có phương vuông góc với mặt ngoài

+ Điện thế tại mọi điểm trên vdcbđ bằng nhau

+ Điện tích chỉ phân bố ở mặt ngoài của vật, sự phân bố là không đều (tập trung ở chỗ lồi nhọn)

- Khi đặt một khối điện môi trong điện trường thì nguyên tử của chất điện môi được kéo dãn ra một chút và chia làm 2 đầu mang điện tích trái dấu (điện môi bị phân cực). Kết quả là trong khối điện môi hình thành nên một điện trường phụ ngược chiều với điện trường ngoài

- Định nghĩa: Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau, mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian giữa 2 bản là chân không hay điện môi

Tụ điện phẳng có 2 bản tụ là 2 tấm kim loại phẳng có kích thước lớn ,đặt đối diện nhau, song song với nhau

- Điện dung của tụ : Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ 

\(C=\frac{Q}{U}\)    (Đơn vị là F.)

Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng:

\(C=\frac{\varepsilon .S}{{{9.10}^{9}}.4\pi .d}\). Với S là phần diện tích đối diện giữa 2 bản.

Ghi chú : Với mỗi một tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng mà đặt vào 2 bản tụ hđt lớn hơn hđt giới hạn thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng.

- Ghép tụ điện song song, nối tiếp

	GHÉP NỐI TIẾP	GHÉP SONG SONG
Cách mắc	Bản thứ hai của tụ 1 nối với bản thứ nhất của tụ 2, cứ thế tiếp tục	Bản thứ nhất của tụ 1 nối với bản thứ nhất của tụ 2, 3, 4 …
Điện tích	QB = Q1 = Q2 = … = Qn	QB = Q1 + Q2 + … + Qn
Hiệu điện thế	UB = U1 + U2 + … + Un	UB = U1 = U2 = … = Un
Điện dung	\(\frac{{\rm{1}}}{{{{\rm{C}}_{\rm{B}}}}} = \frac{{\rm{1}}}{{{{\rm{C}}_{\rm{1}}}}} + \frac{{\rm{1}}}{{{{\rm{C}}_{\rm{2}}}}} + ... + \frac{{\rm{1}}}{{{{\rm{C}}_{\rm{n}}}}}\)	CB = C1 + C2 + … + Cn
Ghi chú	CB < C1, C2 … Cn	CB > C1, C2, C3

- Năng lượng của tụ điện: \(W=\frac{Q.U}{2}=\frac{C.{{U}^{2}}}{2}=\frac{{{Q}^{2}}}{2C}\)

- Năng lượng điện trường: Năng lượng của tụ điện chính là năng lượng của điện trường trong tụ điện.

Tụ điện phẳng \(W=\frac{\varepsilon .{{E}^{2}}.V}{{{9.10}^{9}}.8.\pi }\)

 với V=S.d là thể tích khoảng không gian giữa 2 bản tụ điện phẳng

Mật độ năng lượng điện trường: \(w=\frac{W}{V}=\frac{\varepsilon {{E}^{2}}}{k8\pi }\)

Câu 1: Tìm phát biểu sai về điện tích

A. Vật bị nhiễm  điện còn gọi là vật mang điện, vật chứa điện tích hay vật tích điện.

B. Thuật ngữ điện tích được dùng để chỉ một vật mang điện, một vật chứa điện.

C. Một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét được gọi là một điện tích điểm.

D. Điện tích của một điện tích điểm bao giờ cũng nhỏ hơn nhiều so với điện tích trên một vật có kích thước lớn.

Câu 2: Phương án nào dưới đây sai:    

“Điện tích của …”

A. êlectron q_e =-e = - 1,6.10^-19C.                                

B. hạt nhân nguyên tử nitơ có độ lớn bằng 14,5e.

C. hạt nhân nguyên tử ôxi có độ lớn bằng 16e.          

D. hạt nhân nguyên tử hiđro có độ lớn bằng 1e.

Câu 3: Khẳng định nào sau đây sai? Khi cọ xát một thanh thuỷ tinh vào một mảnh lụa (lúc đầu chúng trung hoà về điện) thì

A. có sự di chuyển của điện tích dương từ vật này sang vật kia.

B. có sự di chuyển êlectron từ vật này sang vật kia.

C. sau đó thanh thuỷ tinh có thể  hút các mảnh giấy vụn.

D. sau đó thanh thuỷ tinh mang điện tích.

Câu 4: Khi nói về lực tương tác giữa hai điện tích đứng yên, phương án nào sau đây đúng? “ Lực tỉ lệ thuận với …”

A. tích độ lớn các điện tích.                                        

B. khoảng cách giữa hai điện tích.

C. bình phương khoảng cách giữa hai điện tích.        

D. bình phương hai điện tích.

Câu 5: Biểu thức của định luật Cu- lông:

A. F = \(k\frac{{{q}_{1}}{{q}_{2}}}{{{r}^{2}}}\).      

B. F = \(\frac{{{q}_{1}}{{q}_{2}}}{{{r}^{2}}}\).            

C. F = \(\frac{\left| {{q}_{1}}{{q}_{2}} \right|}{k{{r}^{2}}}\).       

D. F = \(k\frac{|{{q}_{1}}{{q}_{2}}|}{{{r}^{2}}}\).

Câu 6: Độ lớn của lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đặt trong không khí

A. tỉ lệ thuận với bình phương độ lớn hai điện tích đó.

B. tỉ lệ thuận với khoảng cách giữa chúng.

C. tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa chúng.

D. tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Câu 7: Nếu tăng đồng thời khoảng cách giữa hai điện tích điểm và độ lớn của mỗi điện tích điểm lên hai lần thì lực tương tác tĩnh điện giữa chúng sẽ

A. không đổi.                      

B. giảm 2 lần.                 

C. tăng 2 lần.                  

D. tăng 4 lần.

Câu 8: Nếu giảm khoảng cách giữa hai điện tích điểm 2 lần thì lực tương tác tĩnh điện giữa chúng

A. tăng 2 lần.                       

B. giảm 2 lần.                 

C. tăng 4 lần.                  

D. giảm 4 lần.

Câu 9: Hai quả cầu nhỏ tích điện, đặt cách nhau khoảng r nào đó, lực điện  tác dụng giữa chúng là F. Nếu điện tích mỗi quả cầu tăng gấp đôi, còn khoảng cách giảm đi một nửa, thì lực tác dụng giữa chúng sẽ là

A. 2F.                                  

B. 4F.                              

C. 8F.                             

D. 16F.

Câu 10: Hai điện tích điểm đẩy nhau bằng một lực \({{F}_{0}}\) khi đặt cách nhau một khoảng r. Khi đưa lại gần  chỉ còn cách nhau \(\frac{r}{4}\) thì lực tương tác giữa chúng bây giờ là

A. \(16{{F}_{0}}\).                             

B. \(2{{F}_{0}}\).                   

C. \(4{{F}_{0}}\).                               

D. \(\frac{{{F}_{0}}}{2}\).

Câu 11: Hai điện tích điểm đẩy nhau bằng một lực  khi đặt cách xa nhau r. Khi đưa lại gần nhau chỉ còn cách nhau \(\frac{r}{2}\) thì lực tương tác giữa chúng bây giờ là

A. 16F_o.                              

B. 2Fo.        

C. 4Fo.             

D. Fo/2.     

Câu 12: Xét tương tác giữa hai điện tích điểm trong một môi trường có hằng số điện môi có thể thay đổi được. Lực đẩy Cu – lông tăng 2 lần khi hằng số điện môi

A. tăng 2 lần.                       

B. không đổi.                  

C. giảm 2 lần.                 

D. giảm 4 lần.

Câu 13: Có hai điện tích điểm q₁ và q₂, chúng đẩy nhau. Khẳng định nào sau đây đúng?

A. q₁> 0 và q₂ < 0.               

B. q₁< 0 và q₂ > 0.          

C. q₁.q₂ > 0.                    

D. q₁.q₂ < 0.

Câu 14: Tại đỉnh A của một tam giác cân có điện tích q₁>0. Hai điện tích q₂, q₃ nằm ở hai đỉnh còn lại. Lực điện tác dụng lên q₁ có giá qua đáy BC của tam giác. Tình huống nào sau đây không thể xảy ra?

A. q₂ = q₃.                           

B. q₂ <0, q₃ >0.               

C. q₂ >0, q₃ >0.               

D. q₂ <0, q₃ <0.

Câu 15: Tại đỉnh A của một tam giác cân có điện tích q₁>0. Hai điện tích q₂, q₃ nằm ở hai đỉnh còn lại. Lực điện tác dụng lên q₁ song song với đáy BC của tam giác. Tình huống nào sau đây không thể xảy ra?

A. q₂ >0, q₃ <0.                    

B. |q₂| = |q₃|.                    

C. q₂ <0, q₃ <0.               

D. q₂ <0, q₃ >0.

---(Để xem tiếp nội dung từ câu 16 đến câu 50 của tài liệu các em vui lòng xem Online hoặc Đăng nhập vào HOC247 để tải về máy)--- 

ĐÁP ÁN PHẦN LUYỆN TẬP

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
D	B	A	A	D	D	A	C	D	A
11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
C	C	C	B	C	B	C	D	B	A
21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
A	A	C	A	B	D	C	B	D	C
31	32	33	34	35	36	37	38	38	40
C	C	B	D	D	B	D	C	D	A
41	42	43	44	45	46	47	48	49	50
D	A	A	C	C	C	D	B	C	D

 

Trên đây là trích dẫn một phần nội dung tài liệu Lý thuyết và bài tập về điện tích, điện trường môn Vật Lý 11 năm 2021-2022. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác 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.