Lý thuyết và bài tập bài 3 công của lực điện, hiệu điện thế của chương trình vật lý 11 nâng cao được Kiến Guru biên soạn nhằm giúp các bạn nắm bắt những kiến thức lý thuyết quan trọng của bài này, từ đó vận dụng vào làm những bài tập cụ thể. Đặc biệt, Kiến Guru sẽ hướng dẫn các em làm những bài tập bám sát chương trình SGK lý 11 nâng cao để có thể làm quen và thành thạo những bài tập của phần này. Show I. Những lý thuyết cần nắm trong Bài 4: Công của lực điện, hiệu điện thế ( vật lý 11 nâng cao)Để làm tốt các dạng bài tập vật lý 11 nâng cao bài 4: Công của lực điện, hiệu điện thế, các em cần nắm vững các lý thuyết dưới đây: 1. Công của lực:- Công của lực tác dụng lên một điện tích sẽ không phụ thuộc vào dạng đường đi của điện tích đó mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong điện trường. - Biểu thức: A = q.E.d Trong đó: d là hình chiếu của quỹ đạo lên phương đường sức điện 2. Khái niệm hiệu điện thếa. Công của lực điện và hiệu thế năng của điện tích AMN=WM-WN b. Hiệu điện thế, điện thế - Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về khả năng sinh công khi đặt nó tại một điện tích q, được xác định bằng thương của công lực điện tác dụng lên q khi di chuyển q từ M ra vô cực và độ lớn của q. - Biểu thức: VM=AMq - Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường nếu có một điện tích di chuyển giữa hai điểm đó Biểu thức: UMN=VM-VN=AMN/q - Chú ý: + Điện thế và hiệu điện thế là đại lượng vô hướng có giá trị dương hoặc âm; + Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trong điện trường có giá trị xác định còn điện thế tại một điểm trong điện trường có giá trị phụ thuộc vào vị trí ta chọn làm gốc điện thế. +Trong điện trường, vectơ cường độ điện trường sẽ có hướng từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế thấp. 3. Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thếII. Bài tập vật lý 11 nâng cao: Công của lực điện, hiệu điện thếVận dụng các lý thuyết ở trên để giải các bài tập trong bài: Công của lực điện, hiệu điện thế Bài 1/ SGK Vật lý 11 nâng cao trang 22: Mỗi điện tích q chuyển động trong điện trường (đều hay 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 ≠ 0 nếu điện trường không đổi D. A = 0 Hướng dẫn: Một điện tích q chuyển động trong điện trường (đều hay không đều) theo một đường cong kín tức là điểm đầu và điểm cuối trùng nhau, nên A = 0 Đáp án: D Bài 2/ SGK Vật lý 11 nâng cao trang 22: Chọn phương án đúng. Cho ba điểm M, N, P trong một điện trường đều. MN = 1 cm, NP = 3 cm;UMN=1V;UMP=2V. Gọi cường độ điện trường tại M, N, P là EM, EN, EP A. EN>EM B. EP= 2EN C. EP= 3EN D. EP=EN Hướng dẫn: Trong điện trường đều, cường độ điện trường tại mọi điểm đều bằng nhau. ⇒EM =EN=EP Đáp án: D Bài 3/ SGK Vật lý 11 nâng cao trang 23: Một điện tích q chuyển động từ điểm M đến điểm N, từ điểm N đến điểm P như trên hình 4.4 thì công của lực điện trong mỗi trường hợp bằng bao nhiêu ? Giải thích? Hình 4.4 Hướng dẫn: Vì M, N, P nằm trên cùng một đường thẳng vuông góc với đường sức của điện trường đều, nên điện thế của các điểm này bằng nhau VM=VN=VP Lại có: AMN=WM-WN=q.UMN=q.(VM-VN) ANP=WN-WP=q.UNP=q.(VN-VP) ⇒ AMN=ANP=0 Bài 4/SGK Vật lý 11 nâng cao trang 23: Hai tấm kim loại đặt song song, cách nhau 2cm, được nhiễm điện trái dấu nhau và có độ lớn bằng nhau. Muốn điện tích q = 5.10-10C di chuyển từ tấm này đến tấm kia cần tốn một công A = 2.10-9J. Hãy xác định cường độ điện trường bên trong hai tấm kim loại đó. Cho biết điện trường bên trong hai tấm kim loại đã cho là điện trường đều và có đường sức vuông góc với các tấm. Hướng dẫn: Công của lực điện trường tác dụng lên điện tích q khi di chuyển trong điện trường đều E là: A= q.E.d Cường độ điện trường bên trong hai tấm kim loại: Bài 5/SGK Vật lý 11 nâng cao trang 23: Một electron chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều. Cường độ điện trường E = 100V/m. Vận tốc ban đầu của electron bằng 300 km/s. Hỏi electron chuyển động được quãng đường dài bao nhiêu thì vận tốc của nó bằng không? Cho biết khối lượng electron m = 9,1.10-31kg. Hướng dẫn: Công của lực điện trường thực hiện trên electron : A12=F.d=q.F.d Mặt khác, theo định lý động năng: Quãng đường mà electron đi được cho đến khi vận tốc của nó bằng không là: Bài 6/SGK Vật lý 11 nâng cao trang 23: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là UMN = 1V. Một điện tích q = -1 C di chuyển từ M đến N thì công của lực điện bằng bao nhiêu? Giải thích ý nghĩa của kết quả tính được. Hướng dẫn: Công của lực điện khi điện tích q = -1 C di chuyển từ M đến N là: Ý nghĩa : Vôn là hiệu điện thế giữa hai điểm M, N mà khi có một nguồn điện tích âm -1 C di chuyển từ điểm M đến điểm N thì lực điện sẽ thực hiện một công âm là -1 J. Bài 7/SGK Vật lý 11 nâng cao trang 23: Một quả cầu nhỏ khối lượng 3,06. 10-15kg nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại song song nằm ngang và nhiễm điện trái dấu. Điện tích của quả cầu đó bằng 4,8.10-18C. Hai tấm kim loại cách nhau 2cm. Hãy tính hiệu điện thế đặt vào hai tấm đó. Lấy g = 10m/s2 Hướng dẫn: Để quả cầu nhỏ nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại nhiễm điện trái dấu thì lực điện trường phải cân bằng với mọi trọng lực của quả cầu: Ta có: Đây là tài liệu biên soạn về lý thuyết và bài tập vật lý 11 nâng cao bài 4: Công của lực điện, hiệu điện thế. Hy vọng tài liệu này của Kiến Guru sẽ giúp các em học tập tốt hơn.
Thế năng WM của điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện tác dụng lên điện tích q. Thế năng WM vừa phụ thuộc điện trường tại M vừa phụ thuộc q.
Câu hỏi là, có đại lượng nào đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường không phụ thuộc vào điện tích q? Câu trả lời sẽ có trong nội dung bài viết này khi chúng ta tìm hiểu về Điện thế, Hiệu điện thế là gì? Hệ thức liên hệ giữa Hiệu điện thế và Cường độ Điện trường. I. Điện thế là gì? Bạn đang xem: Điện thế, Hiệu điện thế là gì? Công thức mối liên hệ giữa Hiệu điện thế và Cường độ Điện trường – Vật lý 11 bài 5 1. Khái niệm điện thế – Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích. – Ta có: AM∞ = WM = VMq – Hệ số VM chỉ phụ thuộc điện trường tại M. Nó đặc trưng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng của điện tích q. VM được gọi là điện thế tại M.
 2. Định nghĩa Điện thế – Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về phương diện tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích q. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên q khi q di chuyển từ M ra vô cực và độ lớn của q. – Công thức tính điện thế: 3. Đơn vị điện thế – Đơn vị của điện thế là Vôn (V). 4. Đặc điểm của điện thế – Điện thế là đại lượng đại số, thường chọn điện thế ở mặt đất hoặc một điểm vô cực làm mốc (bằng 0). – Với q > 0 nếu AM∞ > 0 thì VM > 0; nếu AM∞ < 0 thì VM < 0; II. Hiệu điện thế là gì? 1. Hiệu điện thế – Hiệu điện thế giữa hai điểm M và N là hiệu giữa điện thế VM và VN: UMN = VM – VN. 2. Định nghĩa Hiệu điện thế – Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh của điện trường trong sự di chuyển của một điện tích từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên điện tích q trong sự di chuyển từ M đến N và độ lớn của q.
– Đơn vị hiệu điện thế là Vôn (V). 3. Đo Hiệu điện thế – Người ta đo hiệu điện thế tĩnh điện bằng tĩnh điện kế. 4. Hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường – Xét 2 điểm M, N trên một đường sức điện của một điền trường yếu: – Cường độ điện trường: – Công thức này cũng đúng cho trường hợp điện trường không đều, nếu trong khoảng d rất nhỏ dọc theo đường sức điện, cường độ điện trường thay đổi không đáng kể. III. Bài tập về Điện thế, Hiệu điện thế * Bài 1 trang 28 SGK Vật Lý 11: Điện thế tại một điểm trong điện trường là gì? Nó được xác định như thế nào? ° Lời giải bài 1 trang 28 SGK Vật Lý 11: – Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi tác dụng lên một điện tích q đặt tại điểm đó. – Điện thế được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên q khi q di chuyển từ M ra vô cực và độ lớn của q.
* Bài 2 trang 28 SGK Vật Lý 11: Hiệu điện thế giữa hai điểm trong điện trường là gì? ° Lời giải bài 2 trang 28 SGK Vật Lý 11: – Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của lực điện trong sự di chuyển của một điện tích từ M đến N. – Hiệu điện thế được xác định bằng thương số của công của lực tác dụng nên điện tích q trong sự di chuyển từ M đến N và độ lớn của q. * Bài 3 trang 28 SGK Vật Lý 11: Viết hệ thức liên hệ hiệu điện thế giữa hai điểm với công do lực điện sinh ra khi có một điện tích q di chuyển giữa hai điểm đó. ° Lời giải bài 3 trang 28 SGK Vật Lý 11: – Hệ thức liên hệ hiệu điện thế giữa hai điểm với công do lực điện sinh ra khi có một điện tích q di chuyển giữa hai điểm đó là:
* Bài 4 trang 28 SGK Vật Lý 11: Viết hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường và nói rã điều kiện áp dụng hệ thức đó ° Lời giải bài 4 trang 28 SGK Vật Lý 11: ◊ Hệ thức giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường là: U = E.d – Trong đó: E: cường độ điện trường đều; d: khoảng cách giữa hình chiếu của hai điểm trong điện trường trên đường sức. ◊ Điều kiện áp dụng: – Trong điện trường đều. – Biểu thức trên cũng đúng cho trường hợp điện trường không đều, nếu trong khoảng d rất nhỏ dọc theo đường sức, cường độ điện trường thay đổi không đáng kể. * Bài 5 trang 29 SGK Vật Lý 11: Biết hiệu điện thế UMN = 3V. Hỏi đẳng thức nào dưới đây chắc chắn đúng? A. VM = 3V B. VN = 3V C. VM – VN = 3V D. VN – VM = 3V ° Lời giải bài 5 trang 29 SGK Vật Lý 11: ◊ Chọn đáp án: C.VM – VN = 3V – Hiệu điện thế giữa hai điểm là: UMN = VM – VN = 3 (V). * Bài 6 trang 29 SGK Vật Lý 11: Chọn đáp án đúng. Khi một điện tích q = -2C di chuyển từ điểm M đến điểm N trong điện trường thì lực điện sinh công -6J. Hỏi hiệu điện thế UMN bằng bao nhiêu? A. +12V B. -12V C. +3V D. -3V ° Lời giải bài 6 trang 29 SGK Vật Lý 11: ◊ Chọn đáp án: C. +3V – Hiệu điện thế UMN là: * Bài 7 trang 29 SGK Vật Lý 11: Chọn đáp án đúng. Thả cho một êlectron không có vận tốc đầu trong một điện trường. Êlectron đó có. A. Chuyển động dọc theo một đường sức điện B. Chuyển động từ điểm có điện thế cao xuống điểm có điện thế thấp C. Chuyển động từ điểm có điện thế thấp lên điểm có điện thế cao. D. Đứng yên. ° Lời giải bài 7 trang 29 SGK Vật Lý 11: – Thả cho một êlectron không có vận tốc đầu trong một điện trường, Electron sẽ chuyển động từ điểm có điện thế thấp lên điểm có điện thế cao. * Bài 8 trang 29 SGK Vật Lý 11: Có hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và cách nhau 1cm. Hiệu điện thế giữa hai bản dương và bản âm là 120V. Hỏi điện thế tại điểm M nằm trong khoảng giữa hai bản, cách bản âm 0,6cm sẽ là bao nhiêu? Mốc điện thế ở bản âm. ° Lời giải bài 8 trang 29 SGK Vật Lý 11: – Ta có, d0 = 1cm = 0,01m là khoảng cách giữa 2 bản dương và âm – Điện trường giữa hai bản kim loại này là: – Điện thế tại điểm M nằm trong khoảng giữa hai bản cách bản âm dM = 0,6cm = 6.10-3m là: UM = E.dM = 12.103.6.10-3 = 72 (V) = VM – V(-) – Do mốc điện thế ở bản âm V(-) =0, nên VM=72(V). * Bài 9 trang 29 SGK Vật Lý 11: Tính công mà lực điện tác dụng nên một electron sinh ra khi nó chuyển động từ điểm M đến điểm N . Biết hiệu điện thế UMN= 50V. ° Lời giải bài 9 trang 29 SGK Vật Lý 11: – Ta có, UMN = 50V; qe = 1,6.10-19C – Công của lực điện làm di chuyển electron là: AMN = qe.UMN =-1,6.10-19.50 = -8.10-18J Hy vọng với bài viết hệ thống kiến thức về Điện thế, Hiệu điện thế là gì? Công thức mối liên hệ giữa Hiệu điện thế và Cường độ Điện trường cùng bài tập vận dụng ở trên có ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để Hay Học Hỏi ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.
Đăng bởi: THPT Sóc Trăng Chuyên mục: Giáo Dục |
