Giải Lý 11 SGK nâng cao Chương 1 Bài 4 Công của lực điện. Hiệu điện thế

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 đổi

D. A = 0

Hướng dẫn giải:

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

Chọn đáp án D.

---

Chọn phương án đúng:

Cho ba điểm M, N, P trong một điện trường đều. MN = 1 cm, NP = 3 cm; 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. \({E_P} = 2{E_N}\)

C. \({E_P} = 3{E_N}\)

D. \({E_P} = {E_N}\)

Hướng dẫn giải:

Trong điện trường đều, cường độ điện trường tại mọi điểm đều bằng nhau.

\( \Rightarrow {E_M} = {E_P} = {E_N}\)

Chọn đáp án D.

---

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?

Hướng dẫn giải:

Ta 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 công tổng cộng từ M đến N bằng 0

\({A_{MN}} = q.E.\overline {MM'}  + q.E.\overline {M'M}  = 0\)

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

---

Hai tấm kim loại đặt song song, cách nhau 2m, được nhiễm điện trái dấu nhau và có độ lớn bằng nhau. Muốn điện tích q = 5.10^-10 C 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.

Hướng dẫn giải:

Công của lực điện trường tác dụng lên điện tích q khi di chuyển trong điện trường đều E là: A = q.E.d

Ta có:

\(\begin{array}{l} \left\{ \begin{array}{l} A = qU\\ U = Ed \end{array} \right. \Rightarrow A = qEd\\ \Rightarrow E = \frac{A}{{qd}} = \frac{{{{2.10}^{ - 9}}}}{{{{5.10}^{ - 10}}.0,02}} = 200(V/m) \end{array}\)

---

Một electron chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều. Cường độ điện trường E = 100 V/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^-31 kg.

Hướng dẫn giải:

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

Ta có:  

\(\begin{array}{l} \vec F = m\vec a \Leftrightarrow - qE = ma\\ \Rightarrow a = \frac{{ - qE}}{m}\\ V - {V_o}^2 = 2aS \end{array}\)

Thay số:

\(\begin{array}{l} 0 - {V_0}^2 = 2aS\\ \Rightarrow S = - \frac{{{V_0}^2}}{{2a}} = \frac{{m{V_0}^2}}{{2qE}}\\ S = \frac{{9,{{1.10}^{ - 31}}.{{({{3.10}^5})}^2}}}{{2.1,{{6.10}^{ - 19}}.100}} = 0,0026(m) \end{array}\)

$$

Vậy S=2,6 (mm)

---

Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là U_MN = 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 giải:

Ta có:

U_MN =1(V)

q = -1(C)

Công của lực điện khi điện tích q = -1 C di chuyển từ M đến N là:

\(A = qU =  - 1\left( J \right)\)

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).

---

Một quả cầu nhỏ khối lượng 3,06.10^-15 kg 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^-18 C. Hai tấm kim loại cách nhau 2cm. Hãy tính hiệu điện thế đặt vào hai tấm đó. Lấy g = 10 m/s².

Hướng dẫn 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.

\(\begin{array}{l} \vec P + \vec F = 0 \Rightarrow P = F\\ \Rightarrow mg = qE\\ \Rightarrow mg = q\frac{U}{d}\\ \Rightarrow U = \frac{{mgd}}{q} = \frac{{3,{{06.10}^{ - 15}}{{.10.2.10}^{ - 2}}}}{{4,{{8.10}^{ - 18}}}} = 127,5(V) \end{array}\)

---

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 4.5. Hai tấm cách nhau 4cm. Đặt một hiệu điện thế 750 V vào hai tấm đó thì quả cầu lệch ra khỏi vị trí ban đầu 1cm. Tính điện tích của quả cầu. Lấy g = 10 m/s²

Hướng dẫn giải:

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

Ta có:

\(\begin{array}{l} \vec P\: + \vec F\: + \:\vec T = 0\:\:\\ \tan \alpha = \frac{F}{P} = \frac{{qE}}{{mg}} = \frac{{qU}}{{mgd}} \end{array}\)

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

\(\begin{array}{l} \Rightarrow \frac{s}{l} = \frac{{qU}}{{mgd}}\\ \Rightarrow q = \frac{{mgds}}{{Ul}} \end{array}\)

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

 

Trên đây là nội dung hướng dẫn giải chi tiết bài tập SGK nâng cao môn Vật lý 11 Chương 1 Bài 4 Công của lực điện. Hiệu điện thế được trình bày rõ ràng, cụ thể với phương pháp ngắn gọn và khoa học. Hy vọng rằng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em học sinh lớp 11 học tập thật tốt!