Giải SBT Vật lí lớp 11 Cánh diều Chủ đề 3: Điện trường có đáp án

Ba điện tích được đặt ở ba đỉnh của một hình vuông có cạnh là 20 cm (Hình 3.1a). Tìm hợp lực do điện tích –3,0 μC và điện tích 5,0 μC tác dụng lên điện tích 4,0 μC.

Một điện tích thử dương $q_1=2,{0.10}^{-9}C$  được đặt ở một vị trí trong một điện trường. Lực do điện trường tác dụng lên nó có độ lớn là $F=4,{0.10}^{-9} N$ .

a) Tính độ lớn cường độ điện trường tại vị trí đặt điện tích thử theo đơn vị N/C.

b) Thay điện tích thử bằng một điện tích $q=9,{0.10}^{-6} C$.Tính độ lớn của lực do điện trường tác dụng lên điện tích này.

Cho mạch điện Hình 3.2, trong đó $C_1=6,00\mu \text{F}$ , $C_2=3,00\mu \text{F}$  và $U=20,0 \text{V}$  . Đầu tiên, đóng công tắc K₁ tụ điện C₁ được nạp điện (vẫn ngắt công tắc K₂). Sau đó, ngắt công tắc K₁ và đóng công tắc K₂, tụ điện C₁  được nối với tụ điện C₂

a) Tính điện tích ban đầu mà tụ điện C₁ thu được.

Vật A được treo lơ lửng gần một bức tường trung hoà thì bị hút vào tường. Nếu đưa vật A lại gần vật B mang điện dương thì vật A bị vật B hút. Phát biểu nào sau đây là đúng về vật A?

Một nhóm học sinh làm thí nghiệm về sự nhiễm điện của ba vật A, B, C. Khi các vật A và B được đưa lại gần nhau, chúng hút nhau. Khi các vật B và C được đưa lại gần nhau, chúng đẩy nhau. Phát biểu của học sinh nào sau đây là đúng?

Vật A mang điện với điện tích 2 μC, vật B mang điện với điện tích 6 μC. Lực điện do vật A tác dụng lên vật B là ${\overrightarrow{F}}_{AB}$ . Lực điện do vật B tác dụng lên vật A là ${\overrightarrow{F}}_{BA}$  . Biểu thức nào sau đây đúng?

điện tích q đặt tại điểm chính giữa đoạn thẳng nối hai điện tích Q bằng nhau. Hệ ba điện tích sẽ cân bằng nếu q có giá trị là

Hai quả cầu kim loại nhỏ, giống hệt nhau, mang điện tích 2Q và -Q được đặt cách nhau một khoảng r, lực điện tác dụng lên nhau có độ lớn là F. Nối chúng lại với nhau bằng một dây dẫn điện, sau đó bỏ dây dẫn đi. Sau khi bỏ dây nối, hai quả cầu tác dụng lên nhau một lực điện có độ lớn là

Tính độ lớn lực tương tác điện giữa điện tích –2,4 μC và điện tích 5,3 μC đặt cách nhau 58 cm trong chân không.

Lực tương tác điện giữa điện tích 4,0 μC và điện tích –3,0 μC là 1,7.10^-1 N. Tính khoảng cách giữa hai điện tích.

Hai vật tích điện giống hệt nhau tác dụng lên nhau một lực 2,0.10^-2 N khi được đặt cách nhau 34 cm. Tính độ lớn điện tích của mỗi vật.

Hai điện tích trái dấu tác dụng lên nhau một lực hút có độ lớn 8,0 N. Độ lớn lực sẽ là bao nhiêu nếu dịch chuyển để khoảng cách giữa chúng bằng 4 lần khoảng cách ban đầu?

Hai vật giống nhau có điện tích lần lượt là 6,0 μC và –2,0 μC. Khi đặt cách nhau một khoảng r thì chúng hút nhau với lực có độ lớn 2 N. Nếu cho hai vật chạm vào nhau rồi dịch chuyển ra xa nhau 2r thì chúng hút hay đẩy nhau và với lực có độ lớn bằng bao nhiêu?

Một proton cô lập được đặt cố định trên một bề mặt nằm ngang. Một proton khác phải được đặt ở đâu so với proton đầu tiên để lực điện cân bằng trọng lượng của nó?

Ba điện tích được đặt tại ba điểm cố định trong mặt phẳng tạo thành một tam giác vuông ABC (Hình 3.3). Chiều dài hai cạnh góc vuông là $AB=4 \text{m}$   và $BC=5 \text{m }$ Điện tích tại A là $q_{\text{A}}=5,0\mu \text{C}$  , tại B là $q_{\text{B}}=-5,0\mu \text{C}$ , tại C là $q_C=4,0\mu \text{C}$  . Tìm lực điện tổng hợp tác dụng lên mỗi điện tích.

Ba điện tích nằm trong một mặt phẳng, $q_1=3,0\mu \text{C}$  , $q_2=-5,0\mu \text{C;\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}}{q}_3=6,0\mu \text{C}$   (Hình 3.4). Khoảng cách giữa q₁ và q₂ là 0,20 m, giữa q₁ và q₃ là 0,16 m. Tìm lực điện tổng hợp do q₂ và q₃ tác dụng lên q₁.

Hai quả cầu nhỏ được tích điện như nhau, mỗi quả có khối lượng 1,5 g. Một quả được treo bằng một lần sợi chỉ, quả kia được đưa lại gần. Ở trạng thái cân bằng, hai quả cầu cách nhau 2,6 cm và sợi chỉ tạo với phương thẳng đứng góc 20° (Hình 3.5). Tính điện tích của mỗi quả cầu.

Hai quả cầu, mỗi quả có khối lượng 2,0 g được gắn vào mỗi đầu một sợi dây mềm, cách điện, dài 1,2 m. Các quả cầu được tích điện tích giống hệt nhau và sau đó, điểm giữa của sợi dây được treo vào một điểm trên giá. Các quả cầu nằm yên ở trạng thái cân bằng, tâm của chúng cách nhau 15 cm. Tìm độ lớn điện tích ở mỗi quả cầu.

Khoảng cách trung bình giữa electron và proton trong nguyên tử hydro là 5,3.10^-11 m.

a) Tìm độ lớn của lực điện F_e giữa electron và proton.

b) Lực hấp dẫn giữa electron và proton được xác định bằng biểu thức $F_{\text{g}}=G\frac{m_{\text{e}}{m}_{\text{p}}}{r^2}$

Trong đó $G=6,{67.10}^{-11}\frac{\text{N}.{\text{m}}^2}{ {\text{kg}}^2};m_{\text{e}}=9,{11.10}^{-31} \text{kg};m_{\text{p}}=1,{67.10}^{-27} \text{kg}$

Tìm độ lớn của lực hấp dẫn F_g giữa electron và proton.

c) Tìm tỉ số của lực điện F_e và lực hấp dẫn F_g.

d) Tính gia tốc gây ra bởi lực điện của proton lên electron và gia tốc gây bởi lực hấp dẫn của proton lên electron.

Một điện tích thử 1 μC được đặt tại điểm P mà điện trường do các điện tích khác gây ra theo hướng nằm ngang từ trái sang phải và có độ lớn 4.10 N/C. Nếu thay điện tích thử bằng điện tích – 1 μC thì cường độ điện trường tại P

Giả sử đặt mỗi electron và proton riêng biệt trong một điện trường và hai điện trường này giống hệt nhau.

Phát biểu nào sau đây là đúng?

Sắp xếp độ lớn cường độ điện trường tại các điểm A, B và C trong Hình 3.6, theo thứ tự giảm dần từ lớn nhất đến nhỏ nhất.

Đơn vị cường độ điện trường có thể được tính bằng N/C hoặc vôn trên mét, V/m. Hãy chứng tỏ rằng các đơn vị này là tương đương.

Một điện tích $q_1=4nC$  chịu một lực có độ lớn 3.10^-5 N và hướng về phía đông khi đặt tại một vị trí xác định trong một điện trường. Nếu thay điện tích này bằng điện tích $q_2=-12nC$  thì lực do điện trường tác dụng lên điện tích tại vị trí đó có độ lớn và hướng như thế nào?

Một điện tích dương 3,2.10^-5 C chịu một lực 4,8 N và hướng nằm ngang sang phải khi đặt trong một điện trường. Tìm cường độ điện trường tại vị trí đặt điện tích.

Tại vị trí A có một cường độ điện trường hướng đông với độ lớn 3,8.10³ N/C. Tìm lực điện do điện trường tác dụng lên điện tích –5,0 μC đặt A.

Một điện tích –2,8.10^-6 C chịu một lực điện có độ lớn 0,070 N và hướng nằm ngang sang phải. Tìm cường độ điện trường tại vị trí đặt điện tích.

Một điện tích được đặt tại một điểm có cường độ điện trường hướng về phía tây với độ lớn 1,60.10⁴ N/C. Lực do điện trường tác dụng lên điện tích là 6,4 N và hướng về phía đông. Tìm độ lớn và dấu của điện tích.

Tìm cường độ điện trường tại điểm cách điện tích điểm -2,8 μC một đoạn 18,0 cm.

Cường độ điện trường tại điểm cách một điện tích điểm 0,20 m có độ lớn 2,8.10⁶ N/C, hướng về phía điện tích. Tìm độ lớn và dấu của điện tích.

Hai điện tích điểm –40,0 μC và 50,0 μC đặt cách nhau 12,0 cm. Tìm cường độ điện trường tại điểm ở chính giữa đoạn thẳng nối hai điện tích này.

Hai điểm A và B cách nhau 5,0 cm. Điện tích tại A là 46 μC, tại B là 82 μC. Tìm cường độ điện trường tại điểm C cách B một đoạn 4,0 cm biết AB vuông góc với BC. (Hình 3.7).

Hai điện tích được đặt tại hai điểm A và B (Hình 3.8). Điện tích tại A là 14 nC, tại B là 12 nC. . MN vuông góc với AB. Tìm cường độ điện trường tại điểm M.

Người ta làm thí nghiệm, cho những giọt dầu nhỏ mang điện tích âm với độ lớn điện tích khác nhau rơi trong điện trường (đặt trong chân không). Biết cường độ điện trường có độ lớn 5,92.10⁴ N/C và có hướng thẳng đứng xuống dưới.

a) Xét một giọt dầu lơ lửng trong vùng có điện trường (lực điện tác dụng lên giọt dầu cân bằng với lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên nó). Biết khối lượng của giọt dầu là 2,93.10^-15 kg, tìm điện tích của giọt dầu.

b) Một giọt dầu khác có cùng khối lượng nhưng rơi với tốc độ ban đầu bằng không và trong 0,250 s rơi được 10,3 cm. Tìm điện tích của giọt dầu này. Lấy $g=9,80m/s^2$

Một electron được thả cho chuyển động trong một điện trường đều từ trạng thái nghỉ. Sau khi đi được một đoạn xác định trong điện trường thì

Hình 3.9 là đồ thị biểu diễn điện thế theo vị trí. Nếu một hạt mang điện dương được đặt tại điểm A thì nó sẽ

Nếu một hạt mang điện âm được đặt tại điểm B trong Hình 3.9 và được đẩy nhẹ về phía bên phải, thì sau đó nó sẽ

Một electron ban đầu ở trạng thái nghỉ tăng tốc qua hiệu điện thế 1 V, thu được động năng ${\text{W}}_d^e$ , trong khi một proton, ban đầu cũng ở trạng thái nghỉ, tăng tốc qua hiệu điện thế −1 V, thu được động năng . Phát biểu nào sau đây đúng?

Một tụ điện gồm hai bản mỏng song song với nhau, một bản có diện tích bằng hai lần bản kia. Nối hai bản tụ với hai cực của một bộ pin. Phát biểu nào sau đây là đúng?

Một proton được thả cho chuyển động từ trạng thái nghỉ, ở vị trí trong một điện trường đều có cường độ điện trường với độ lớn 1,50.10³ N/C và hướng theo chiều x dương.

a) Tìm độ biến thiên thế năng điện trường và tốc độ của proton khi nó đi đến vị trí

b) Một electron được bắn theo theo chiều x dương từ cùng một vị trí thả proton. Tìm độ biến thiên thế năng điện trường và tốc độ ban đầu của electron khi electron đi đến vị trí . Biết rằng khi đến vị trí đó, tốc độ của electron đã giảm một nửa.

c) Nếu đổi chiều của điện trường và electron được thả cho chuyển động (không vận tốc ban đầu) ở thì thế năng điện trường đã thay đổi bao nhiêu khi electron đi đến vị trí ?

Một máy kích thích tim được sạc đầy chứa 1,20 kJ năng lượng trong tụ điện của máy. Biết điện dung của tụ điện là 1,10.10^-4 F.

a) Tìm hiệu điện thế cần thiết giữa hai bản tụ điện để lưu trữ 1,20 kJ.

b) Khi máy phóng điện qua một bệnh nhân, năng lượng điện 6,00.10² J được truyền đi trong 2,50 ms. Tính công suất trung bình được cung cấp cho bệnh nhân.

Trong các máy gia tốc hạt (cyclotron), các hạt tích điện được gia tốc giống như cách chúng được gia tốc trong các ống phóng điện tử, tức là thông qua một hiệu điện thế. Giả sử một proton được bơm với tốc độ ban đầu 1,00.10⁶ m/s vào giữa hai bản phẳng cách nhau 5,00 cm (Hình 3.10). Sau đó, proton tăng tốc và thoát ra ngoài qua lỗ ở bản đối diện. Coi điện trường giữa hai bản là đều. Hướng x dương là hướng sang phải.

a) Tìm hiệu điện thế giữa hai bản, nếu tốc độ thoát của proton là 3,00.10⁶ m/s.

b) Tính độ lớn cường độ điện trường giữa hai bản.

Một tụ điện gồm hai bản song song, khoảng cách giữa hai bản là $d=1,{00.10}^{-3}m$ . Điện dung của tụ điện là $C=1,77pF$  và hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện là 3,00 V.

a) Tính độ lớn điện tích của tụ điện.

Bộ tụ điện ghép song song (Hình 3.11) gồm:$C_1=3,00\mu \text{F}$ ; $C_2=6,00\mu \text{F}$ ; $C_3=12,0\mu \text{F}$; $C_4=24,0\mu \text{F}$ . Hiệu điện thế $U=18,0 \text{V}$  .

a) Xác định điện dung của tương đương của bộ tụ điện.

b) Tìm điện tích trên tụ điện có điện dung C₃.

c) Tìm tổng điện tích của bộ tụ điện.

Bộ tụ điện ghép như Hình 3.13. Điện dung của các tụ điện có giá trị: $C_1=4,0\mu \text{F};C_2=1,0\mu \text{F};C_3=3,0\mu \text{F};C_4=8,0\mu \text{F};C_5=6,0\mu \text{F};C_6=2,0\mu \text{F};$

a) Tính điện dung tương đương của bộ tụ điện.

b) Hiệu điện thế giữa A và B là 12 V. Tìm điện tích của tụ điện C₁, và hiệu điện thế giữa hai bản tụ.