Câu C1 trang 19 SGK Vật Lí 11 Nâng cao.

Vì sao người ta nói trường hấp dẫn và điện trường đều là những trường thế?

Giải

Trường hấp dẫn và điện trường đều là những trường thế vì công của trọng lực và công của lực điện trường không phụ thuộc hình dạng của quỹ đạo mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của quỹ đạo

Câu C2 trang 19 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

Chứng tỏ rằng (4.1) cũng đúng cả trong trường hợp q < 0

Giải

Nếu q< 0 thì công thức \({A_{MN}} = qE\overline {M'N'} \) vẫn đúng nhưng \({A_{MN}}<0\) 

Câu C3 trang 21 SGK Vật Lí 11 Nâng cao.

Hiệu điện thế giữa hai điểm có phụ thuộc việc chọn mốc tính điện thế không? Giải thích.

Giải

\({U_{MN}} = {V_M} - {V_N}\) không phụ thuộc vào việc chọn mốc tính điện thế, việc chọn mốc chỉ ảnh hưởng đến giá trị V.

Câu C4 trang 21 SGK Vật Lí 11 Nâng cao.

Muốn đo điện thế của vật A, ta nối A với cần tĩnh điện kế, vỏ tĩnh điện kế nối với đất. Vậy nối vỏ tĩnh điện kế với đất có ý nghĩa gì?

Giải

Nối vỏ tĩnh điện kế với đất để chọn gốc điện thế của vỏ nối đất bằng 0. Do đó số đo cho ta biết được điện thế của vật A.

Câu C5 trang 22 SGK Vật Lí 11 Nâng cao 5.

Dựa vào công thức (4.4) hãy chứng minh rằng điện thế giảm theo chiều của đường sức.

Giải

Xét một điện tích q > 0 dịch chuyển từ M đến N theo chiều của đường sức điện trường.

Ta có

\(E = {{{U_{MN}}} \over {\overline {MN} }} \Rightarrow {U_{MN}} = E.\overline {MN} > 0\)

\( \Rightarrow {V_M} - {V_N} > 0 \Rightarrow {V_M} > {V_N}\)

Vậy điện thế giảm theo chiều của đường sức.

Bài 1 trang 22 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

Chọn phương án đúng.

Một 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 đều.                       

D. A = 0.

Giải

D là phương án đúng: A = 0

Bài 2 trang 22 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

Chọn phương án đúng.

Cho ba điểm M, N, P trong một điện trường đều. MN = 1cm ; NP=3cm; U_MN = 1V; U_MP = 2V. Gọi cường độ điện trường tại M, N, P là E_M, E_N, E_P.

A.\({E_N} > {E_M}\)                                   B.\(Ep = 2{E_N}\)

C.\(Ep = 3{E_N}\)                                  D. \(Ep = {E_N}\)

Giải

D là phương án đúng:  vì là điện trường đều.

Bài 3 trang 23 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

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.

Giải

Chia quãng đường MN làm 2 phần MA và AN bằng nhau, công của lực điện trường trong mỗi đoạn có độ lớn bằng nhau và trái dấu nên cộng tổng cộng từ M đến N bằng 0

\({A_{MN}} = qE\overline {MM'} + qE\overline {M'M} = 0\)

Tương tự cho quãng đường \(NP \Rightarrow {A_{NP}} = 0\)

Bài 4 trang 23 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

Hai tấm kim loại phẳng rộng 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^-9 J. 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.

Giải

Ta có:

\(\left. {\matrix{{A = qU} \cr {U = Ed} \cr} } \right\} \Rightarrow A = qEd\)

\( \Rightarrow E = {A \over {qd}} = {{{{2.10}^{ - 9}}} \over {{{5.10}^{ - 10}}.0,02}} = 200(V/m)\)

Bài 5 trang 23 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

Một êlectron chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều. Cường độ diện trường E = 100 V/ m. Vận tốc ban đầu của êlectron bằng 300km/s. Hỏi êlectron chuyển động được quãng đường dài bao nhiêu thì vận tốc của nó bằng không? Cho biết khối lượng êlectron m = 9,1.10^-31kg.

Giải

Lực điện trường tác dụng lên êlectron \(\overrightarrow F \) ngược hướng \(\overrightarrow E \) đóng vai trò lực cản.

Ta có:  \(\overrightarrow F = m\overrightarrow a \Leftrightarrow - qE = ma\)

\( \Rightarrow a = {{ - qE} \over m}\)

\(V - {V_o}^2 = 2aS\) 

Thay số \(0 - {V_0}^2 = 2aS \Rightarrow S = - {{{V_0}^2} \over {2a}} = {{m{V_0}^2} \over {2qE}}\).

\(S = {{9,{{1.10}^{ - 31}}.{{({{3.10}^5})}^2}} \over {2.1,{{6.10}^{ - 19}}.100}} = 0,0026(m)\)

Vậy \(S = 2,6\) (mm)

Bài 6 trang 23 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là U_MN = 1V. Một điện tích q = -1C di chuyển từ M đến N thì công của lực điện bằng bao nhiêu. Giải thích ý nghĩa của kết quả tính được.

Giải

U_MN =1(V)

q = -1(C)

Điện tích điểm chuyển từ M đến N thì công của lực điện là:

\(\;\;\;\;\;\;\;A{\rm{ }} = {\rm{ }}qU{\rm{ }} = {\rm{ }} - 1\left( J \right)\)

Ý nghĩa: Điện tích dương di chuyển từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp hơn. (Lực điện sinh công A > 0).

Điện tích âm di chuyển từ nơi có điện thế thấp đến nơi có điện thế cao hơn. (lực điện sinh công A > 0).

Bài 7 trang 23 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

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 dó. Lấy g = 10m/s² 

Giải

Khi quả cầu nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại thì trọng lực tác dụng lên quả cầu cân bằng với lực điện.

\(\overrightarrow P + \overrightarrow F = 0 \Rightarrow P = F \Rightarrow mg = qE\)

\( \Rightarrow mg = q{U \over d}\)

\( \Rightarrow U = {{mgd} \over q} = {{3,{{06.10}^{ - 15}}{{.10.2.10}^{ - 2}}} \over {{{4,8.10}^{ - 18}}}} = 127,5(V)\)

Bài 8 trang 23 SGK Vật Lí 11 Nâng cao

Một quả cầu khối lượng 4,5.10 ^-3 kg treo vào một sợi dây dài 1m. Quả cầu nằm giữa hai tấm kim loại song song, thẳng đứng như hình vẽ. Hai tấm cách nhau 4cm. Đặt một hiệu điện thế 750V vào hai tấm đó thì quả cầu lệch ra khỏi vị trí ban đầu 1cm. Tính điện tích của quả cầu. Lấy g = 10m/s².

Giải

Quả cầu đứng yên, ta có sự cân bằng giữa các lực căng dây \(\overrightarrow T \) , trọng lực \(\overrightarrow P \) và lực điện \(\overrightarrow F \)

\(\overrightarrow P \; + \overrightarrow F \; + \;\overrightarrow T = 0\;\;\)

Ta có :  \(\tan \alpha = {F \over P} = {{qE} \over {mg}} = {{qU} \over {mgd}}\)

Với góc \(\alpha \) nhỏ \( \Rightarrow \tan \alpha \approx \alpha \approx {s \over l}\)

\( \Rightarrow {s \over l} = {{qU} \over {mgd}} \Rightarrow q = {{mgds} \over {Ul}}\)

 Thay số \(|q| = {{4,{{5.10}^{ - 3}}{{.10.4.10}^{ - 2}}{{.10}^{ - 2}}} \over {750.1}} = 2,{4.10^{ - 8}}(C)\)

Giaibaitap.me