Chuyên đề bài tập về Điện thế. Hiệu điện thế có lời giải chi tiết môn Vật lý 11 năm 2020

CHUYÊN ĐỀ BÀI TẬP VỀ ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾ CÓ LỜI GIẢI CHI TIẾT MÔN VẬT LÝ 11

Ví dụ 1: Tam giác ABC vuông tại A được đặt trong điện trường đều \(\overrightarrow {{E_0}} ;\alpha = ABC = 60^\circ ,AB//\overrightarrow {{E_0}} .\) Biết BC = 6cm, \({U_{BC}} = 120V\) .

a) Tìm \({U_{AC}},{U_{BA}}\) và cường độ điện trường E0

b) Đặt thêm ở C điện tích điểm \(q = {9.10^{ - 10}}C.\)Tìm cường độ điện trường ở A.

Lời giải

a) Hiệu điện thế giữa 2 điểm A, C:

\({U_{AC}} = {E_0}.AC.\cos 90^\circ = 0\)

(hình chiếu của AC lên đường sức bằng 0)

Hiệu điện thế giữa 2 điểm A, B:

\({U_{BC}} = {E_0}.BC.\cos 60^\circ = {E_0}.BA = {U_{BA}} = 120V\)

Cường độ điện trường E0:

\({E_0} = \frac{{{U_{BC}}}}{{BC.\cos 60^\circ }} = \frac{{120}}{{0,06.\cos 60^\circ }} = 4000V/m\)

b) Điện trường tại A là tổng hợp điện trường đều \(\overrightarrow {{E_0}} \) và điện trường gây ra bởi điện tích điểm q đặt tại C.

\(\begin{array}{l} {E_q} = \frac{{kq}}{{A{C^2}}} = \frac{{kq}}{{{{\left( {BC\sin \alpha } \right)}^2}}}\\ \Leftrightarrow {E_q} = \frac{{{{9.10}^9}{{.9.10}^{ - 10}}}}{{{{\left( {0,06.\sin 60^\circ } \right)}^2}}} = 3000V/m \end{array}\)

Cường độ điện trường tổng hợp tại A: \(\overrightarrow E = \overrightarrow {{E_0}} + \overrightarrow {{E_q}} \)

Vì \(\overrightarrow {{E_q}} \bot \overrightarrow {{E_0}} \Rightarrow E = \sqrt {E_0^2 + E_q^2} = \sqrt {{{3000}^2} + {{4000}^2}} = 5000V/m\)

Ví dụ 2: Có ba bản kim loại phẳng A, B, C đặt song song như hình vẽ.

Cho \({d_1} = 5cm,{d_2} = 4cm\) , bản C nối đất, bản A, B được tích điện có điện thế lần lượt là -100V, +50V. Điện trường giữa các bản là điện trường đều. Xác định các vecto cường độ điện trường \(\overrightarrow {{E_1}} ,\overrightarrow {{E_2}} \)

Lời giải

Chọn bản C làm gốc VC=0

\(\begin{array}{l} {E_2} = \frac{{{U_{BC}}}}{{{d_2}}} = \frac{{{V_B} - {V_C}}}{{{d_2}}} = \frac{{{V_B}}}{{{d_2}}}\\ \Rightarrow {E_2} = \frac{{50}}{{0,04}} = 1250V/m \end{array}\)

\(\overrightarrow {{E_2}} \) hướng từ bản B sang bản C

\({E_1} = \frac{{{U_{BA}}}}{{{d_1}}} = \frac{{{V_B} - {V_A}}}{{{d_1}}} = \frac{{50 - \left( { - 100} \right)}}{{0,05}} = 3000V/m\)

Ví dụ 3: Điện tích \(Q = {5.10^{ - 9}}C\) đặt ở O trong không khí.

a) Cần thực hiện một công A1 bao nhiêu để đưa điện tích \(q = {4.10^{ - 8}}C\) từ M (cách Q đoạn r1 = 40cm ) đến N (cách Q đoạn r2 = 25cm )

b) Cần thực hiện một công A2 bao nhiêu để đưa q từ M chuyển động chậm dần ra xa vô cùng.

Lời giải

a) Điện thế tại M do Q gây ra là:

\({V_M} = \frac{{kQ}}{{{r_M}}} = \frac{{{{9.10}^9}{{.5.10}^{ - 9}}}}{{0,4}} = 112,5V\)

Điện thế tại N do Q gây ra là:

\({V_N} = \frac{{kQ}}{{{r_N}}} = \frac{{{{9.10}^9}{{.5.10}^{ - 9}}}}{{0,25}} = 180V\)

Khi di chuyển q từ M đến N, lực điện (do điện trường của điện tích Q gây ra) đã thực hiện một công:

\(A = q\left( {{V_M} - {V_N}} \right) = {4.10^{ - 8}}.\left( {112,5 - 180} \right) = - 2,{7.10^{ - 6}}J\)

Công cần thiết để di chuyển q từ M đến N là:

\({A_1} = - A = 2,{7.10^{ - 6}}J\)

b) Điện thế tại M do Q gây ra là:

\({V_M} = \frac{{kQ}}{{{r_M}}} = \frac{{{{9.10}^9}{{.5.10}^{ - 9}}}}{{0,4}} = 112,5V\)

Điện thế tại vô cùng bằng 0

Khi di chuyển q từ M ra vô cùng, lực điện (do điện trường của điện tích Q gây ra) đã thực hiện một công:

\(A = q\left( {{V_M} - {V_\infty }} \right) = {4.10^{ - 8}}\left( {112,5 - 0} \right) = {45.10^{ - 7}}J\)

Để di chuyển q từ M ra vô cùng chậm dần thì phải có ngoại lực ngược chiều lực điện do đó công cần thiết để di chuyển từ M ra vô cùng là:

\({A_2} = - A = - {45.10^{ - 7}}J\)

Ví dụ 4: Tìm hiệu điện thế giữa hai vị trí M, N trong không khí. Biết rằng điện tích điểm \(q = {3.10^{ - 9}}C\) dịch chuyển từ M đến N thu được năng lượng \(W = {6.10^{ - 7}}J\)

Lời giải

Năng lượng W bằng công của lực điện trường:

\(\begin{array}{l} W = {A_{MN}} = q{U_{MN}}\\ \Rightarrow {U_{MN}} = \frac{W}{q} = 200V \end{array}\)

...

---Để xem tiếp nội dung các bài tập minh họa có đáp án, các em vui lòng đăng nhập vào trang Chúng tôi để xem online hoặc tải về máy tính---

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung Chuyên đề bài tập về Điện thế. Hiệu điện thế có lời giải chi tiết môn Vật lý 11 năm 2020. Để xem toàn bộ nội dung các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi 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 !

Chuyên đề bài tập về Điện thế. Hiệu điện thế có lời giải chi tiết môn Vật lý 11 năm 2020