Download uniform electric field, things you don't know and more Summaries Physics in PDF only on Docsity!
ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU
a. Khái niệm
- Là điện trường mà véctơ cường độ điện trường tại mọi điểm đều có cùng
phương, chiều, độ lớn.
- Đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều nhau.
b. Điện trường đều giữa hai bản phẳng nhiễm điện đặt song song
- Các đường sức của điện trường giữa hai
bản phẳng song song cách đều và vuông
góc với các bản phẳng, chúng xuất phát từ
bản tích điện dương và kết thúc ở bản
tích điện âm.
- Cường độ điện trường giữa hai bản phẳng
nhiễm điện trái dấu đặt song song có độ
lớn bằng tỉ số giữa hiệu điện thế giữa hai
bản phẳng và khoảng cách giữa chúng:
d
U
E =
Trong đó: U là hiệu điện thế giữa hai bản phẳng, đơn vị là vôn (V).
d là khoảng cách giữa hai bản phẳng, đơn vị là mét (m).
E là cường độ điện trường giữa hai bản phòng, đơn vị là vôn/mét (V/m).
Khi một điện tích bay vào điện trường đều theo phương vuông góc với đường
sức, dưới tác dụng của lực điện trường: vận tốc theo phương song song với đường
sức bị biến đổi; vận tốc theo phương vuông góc với đường sức không thay đổi. Kết
quả là vận tốc của diện tích liên tục đối phương và tăng dần độ lớn, quỹ đạo chuyển
động trở thành đường parabol.
Hình 18.3. Chuyển động của điện tích
q vào trong điện trường đều theo
phương vuông góc với đường sức
điện.
Hình 18.4. Chuyển động ném ngang
của vật khối lượng m trong trường
trọng lực.
Tóm tắt lý thuyết
I
1 Điện trường đều
Tác dụng của điện trường đều lên điện tích chuyển động
một điện tích
Câu 1. (SBT CTST) Chọn từ cụm từ thích hợp trong bảng dưới đây để điền vào
chỗ trống
chỉ có một độ mạnh âm dương khép kín
không kín có nhiều song song độ mạnh yếu bằng nhau
Đường sức điện có các đặc điểm sau:
- Tại một điểm trong điện trường …(1)... đường sức điện đi qua. Số lượng
đường sức điện qua một đơn vị diện tích vuông góc với đường sức tại một
điểm trong không gian đặc trưng cho …(2)… của điện trường tại điểm đó.
- Các đường sức điện là những đường cong …(3)… Đường sức điện phải bắt
đầu từ một điện tích …(4)… (hoặc ở vô cực) và kết thúc ở điện tích …(5)… (
hoặc ở vô cực)
Điện trường đều có các đường sức điện …(6)… và cách đều nhau.
Lời giải:
(1) chỉ có một. (2) độ mạnh yếu (3) không kín
(4) dương (5) âm (6) song song
Câu 2. Điền khuyết các từ khóa thích hợp vào chỗ trống:
a. Điện trường đều là điện trường mà véctơ cường độ điện trường tại mọi điểm
đều có …………………………
b. Trong điện trường đều đường sức điện là những đường thẳng ………………, cách
đều nhau.
c. Các đường sức của điện trường giữa hai bản phẳng song song cách đều và vuông
góc với các bản phẳng, chúng xuất phát từ ………………………….. và kết thúc ở
d. Cường độ điện trường giữa hai bản phẳng nhiễm điện trái dấu đặt song song có
độ lớn bằng tỉ số ……………… giữa hai bản phẳng và …………………… giữa chúng.
e. Tác dụng của điện trường đều lên điện tích chuyển động làm vận tốc của diện
tích liên tục ………………….. và tăng dần độ lớn, quỹ đạo chuyển động trở thành
đường……………….
Lời giải:
a. cùng phương, chiều, độ lớn. b. song song
c. bản tích điện dương - bản tích điện âm d. hiệu điện thế - khoảng cách
e. đổi phương - parabol
Câu 3. Hãy nối những tương ứng ở cột A với những khái niệm tương ứng ở cột B
CỘT A CỘT B
Bài tập ôn lí thuyết
II
A BÀI TẬP TỰ ĐIỀN KHUYẾT
B BÀI TẬP NỐI CÂU
A. Điện trường của điện tích dương B. Điện trường của điện tích âm
C. Điện trường đều D. Điện trường không đều
Câu 7: Chọn câu sai
A. Điện phổ cho phép ta nhận biết sự phân bố các đường sức của điện trường
B. Đường sức điện của điện trường tĩnh có thể là đường cong kín
C. Cũng có khi đường sức không xuất phát từ điện tích dương mà xuất phát từ vô
cùng
D. Các đường sức điện của điện trường đều là các đường thẳng song song và cách
đều nhau
Câu 8: (SBT CTST) Phát biểu nào sau đây là đúng?
(1) cường độ điện trường do điện tích điểm gây ra tại một điểm phụ thuộc vào độ
lớn điện tích thử đặt tại điểm đó
(2) vectơ cường độ điện trường tại một điểm cùng chiều với lực tác dụng lên điện
tích thử dương đặt tại điểm đó
(3) cường độ điện trường tại một điểm đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường
tại điểm đó
(4) các đường sức của cùng một điện trường có thể cắt nhau
(5) nằm điện trường do điện tích âm gây ra trong không gian là điện trường đều
A. 2,4 B. 1,3 C. 2,3 D. 3,
Câu 9: (SBT CTST) Trong các hình dưới đây hình nào biểu diễn điện trường đều?
A. B. C. D.
Câu 10: (SBT KN) Cường độ điện trường đều giữa hai bản kim loại phẳng song
song được nối với nguồn điện có hiệu điện thế 𝑈 sẽ giảm đi khi
A. tăng hiệu điện thế giữa hai bản phẳng. B. tăng khoảng cách giữa hai bản
phẳng.
C. tăng diện tích của hai bản phẳng. D. giảm diện tích của hai bản
phẳng.
Câu 11: Khi một điện tích chuyển động vào điện trường đều theo phương vuông
góc với đường sức điện thì yếu tố nào sẽ luôn giữ không đổi?
A. Gia tốc của chuyển động. B. Phương của chuyển động.
C. Tốc độ của chuyển động. D. Độ dịch chuyển sau một đơn vị thời
gian.
Thông hiểu
Câu 12: Khi một điện tích chuyển động vào điện trường đều theo phương vuông
góc với đường sức điện thì điện trường sẽ không ảnh hưởng tới
A. gia tốc của chuyển động.
B. thành phần vận tốc theo phương vuông góc với đường sức điện.
C. thành phần vận tốc theo phương song song với đường sức điện.
D. quỹ đạo của chuyển động.
Câu 13: Quỹ đạo chuyển động của một điện tích điểm q bay vào một điện trường
đều 𝐸
theo phương vuông góc với đường sức không phụ thuộc vào yếu tố nào sau
đây?
A. Độ lớn của điện tích q.
B. Cường độ điện trường E.
C. Vị trí của điện tích q bắt đầu bay vào điện trường.
D. Khối lượng 𝑚 của điện tích.
Câu 14: (SBT KN) Máy gia tốc có thể gia tốc cho các hạt mang điện tới tốc độ đủ
lớn rồi cho va chạm (hay còn gọi là tán xạ) với hạt khác mà người ta gọi là hạt bia
để tạo ra các hạt mới giúp tìm hiểu cấu trúc của vật chất. Trong một quá trình tán
xạ như vậy, người ta cho các hạt mới sinh ra đi qua điện trường đều 𝐸
để kiểm tra
điện tích của chúng và xác định được quỹ đạo chuyển động như Hình 18.2. Hãy cho
biết đánh giá nào dưới đây là đủng.
A. Hạt (1) không mang điện, hạt (2)
mang điện dương, hạt (3) mang điện
âm.
B. Hạt (1) không mang điện, hạt (2)
mang điện âm, hạt (3) mang điện
đương.
C. Cả 3 hạt cùng không mang điện.
D. Cả 3 đánh giá 𝐴, 𝐵, 𝐶 đều có thế xảy
ra.
Hinh 18.2. Quỹ đạo chuyển động
của ba hạt sinh ra sau tán xạ đi
trong điện trường đều 𝐸
Câu 15: (SBT KN) Kết quả tán xạ của hạt electron (𝑞
1
− 19
C) và positron
2
− 19
C
trong máy gia tốc ở năng lượng cao cho ra hai hạt. Để xác định
điện tích và khối lượng của hai hạt này người ta cho chúng đi vào hai buồng đo có
điện trường đều và cường độ điện trường E
như nhau theo phương vuông góc với
đường sức. Hình ảnh quỹ đạo trong 1 s ngay sau quá trình tán xạ với cùng tỉ lệ kích
thước như Hình 18.3. Hai quỹ đạo cho ta biết
Một điện tích điểm q dương, khối lượng m
bay vào điện trường với vận tốc ban đầu v 0
vuông góc với 2 bản tụ đặt nằm ngang (tức song
song với đường sức).
F
a
m
=
(Với P = mg và F = qE = qU/d)
Với electron có khối lượng rất nhỏ nên thường
bỏ qua trọng lực.
Lưu ý: Các công thức của chuyển động biến đổi:
Vận tốc: v = v 0
a.t
Độ dịch chuyển: d = v 0
t + ½a.t
2
2
2
= 2ad
Bài 1: (SBT CTST) 13.1 Khi thả một electron không có vận tốc ban đầu trong một
điện trường đều thì electron chuyển động như thế nào bỏ qua tác dụng của trọng
lực.
Bài 2: (SBT CTST) 13.2 Cho hai bản kim loại phẳng đặt song song tích điện trái dấu
thả một electron không vận tốc ban đầu vào điện trường giữa hai bản kim loại trên
bỏ qua tác dụng của trọng lực mô tả quỹ đạo chuyển động của electron
Bài 3: (CTST). Quan sát hình 12.9, vẽ
đường sức điện trường trong vùng
không gian giữa hai tấm kim loại phẳng.
Hình 12.9. Điện phổ ở hai tấm kim loại
phẳng tích điện trái dấu, cùng độ lớn.
Bài 4: (SBT CD) Đơn vị cường độ điện trường có thể được tính bằng N/C hoặc V/m.
Hãy chứng tỏ rằng các đơn vị này là tương đương.
Bài 5: (CTST) Từ các dụng cụ: pin, dây nổi, 2 thanh kim loại, dầu cách điện (như
dầu máy), thuốc tím (KMnO 4
), em hãy thiết kế và thực hiện thí nghiệm để quan sát
đường sức điện trường giữa hai thanh kim loại.
A PHƯƠNG PHÁP GIẢI
B BÀI TẬP TỰ LUẬN
Nhận biết
Thông hiểu
Bài 6: (SBT KN) Hãy cho ví dụ về ứng dụng thực tiễn tác dụng của điện trường đối
với chuyển động của điện tích bay vào điện trường đều theo phương vuông góc với
đường sức.
Bài 7: (SBT KN) Ion âm OH
−
được phát ra từ một máy lọc không khí ở nơi có điện
trường trái đất bằng 120 V/m hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới. Hãy xác định
lực điện của Trái Đất tác dụng lên ion âm nói trên và vẽ hình minh hoạ.
Bài 8: (SBT KN) Trong cơ thể sống, có nhiều loại tế bào, màng tế bào có nhiệm vụ
kiểm soát các chất và ion ra vào tế bào đảm bảo cho quá trình trao đổi chất và bảo
vệ tế bào trước các tác nhân có hại của môi trường. Một tế bào có màng dày khoảng
− 9
m, mặt trong của màng tế bào mang điện tích âm, mặt ngoài mang điện tích
dương. Hiệu điện thế giữa hai mặt này bằng 0 , 07 V.
a. Hãy tính cường độ điện trường trong màng tế bào trên.
b. Một ion âm có điện tích − 3 , 2. 10
− 19
C đi vào trong màng tế bào. Hãy xác định
xem ion âm sẽ bị đẩy ra khỏi tế bào hay đẩy vào trong tế bào và lực điện tác
dụng lên ion âm bằng bao nhiêu.
Bài 9: (SBT KN) Vào một ngày đẹp trời, đo đạc thực nghiệm cho thấy gần bề mặt
Trái Đất ở một khu vực tại Hà Nội, tồn tại điện trường theo phương thẳng đứng,
hướng từ trên xuống dưới, có độ lớn cường độ điện trường không đổi trong khu
vực khảo sát và bằng 114 V/m.
a) Hãy vẽ hệ đường sức điện của điện trường trái đất ở khu vực đó.
b) Một hạt bụi mịn có điện tích 6 , 4. 10
− 19
C sẽ chịu tác dụng của lực điện có
phương, chiều và độ lớn như thế nào?
Bài 10: (CD) Khoảng cách giữa hai bản phẳng song song là 15 mm, hiệu điện thế
giữa chúng là 750 V. Lực tác dụng lên một quả cầu nhỏ tích điện ở trong khoảng
không gian giữa hai bản là 1,2.
N. Tính:
a) Độ lớn cường độ điện trường giữa hai bản.
b) Điện tích của quả cầu nhỏ.
Câu 1: Trong một điện trường đều, nếu trên một đường sức, giữa hai điểm cách
nhau 4 cm có hiệu điện thế 10 V, giữa hai điểm cách nhau 6 cm có hiệu điện thế là
A. 8 V. B. 10 V. C. 15 V. D.
22,5 V.
Câu 2: Hai điểm trên một đường sức trong một điện trường đều cách nhau 2m. Độ
lớn cường độ điện trường là 1000 V/m. Hiệu điện thế giữa hai điểm đó là
A. 500 V. B. 1000 V.
C. 2000 V. D. chưa đủ dữ kiện để xác định.
Vận dụng
C BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
Vận dụng
Câu 9: Một hạt bụi khối lượng 10
mang điện tích 5.
C chuyển động trong điện
trường đều theo một đường sức điện từ điểm M đến điểm N thì vật vận tốc tăng từ
4
m/s đến 3,6.
4
m/s. Biết đoạn đường MN dài 5cm, cường độ điện trường đều
là
A. 2462 V/m B. 1685 V/m C. 2175 V/m D.
1792 V/m.
Câu 10: Hai bản kim loại phẳng song song mang điện tích trái dấu, cách nhau 2cm,
cường độ điện trường giữa hai bản là 3.
3
V/m. Một hạt mang điện q = 1,5.
C di
chuyển từ bản dương sang bản âm với vận tốc ban đầu bằng 0, khối lượng của hạt
mang điện là 4,5.
g. Vận tốc của hạt mang điện khi đập vào bản âm là
A. 4.
4
m/s B. 2.
4
m/s C. 6.
4
m/s D.
5
m/s
Câu 11: Hai bản kim loại nằm ngang, song song và cách nhau d = 10cm. Hiệu điện
thế giữa hai bản U = 100V. Một electrôn có vận ban đầu v 0
6
m/s chuyển động
dọc theo đường sức về phía bản tích điện âm. Tính gia tốc của electrôn và đoạn
đường đến khi dừng lại? Cho biết điện trường giữa hai bản là điện trường đều và
bỏ qua tác dụng của trọng trường
A. a = - 17,6.
13
m/s
2
; s = 7,1cm B. a = - 17,6.
13
m/s
2
; s = 12,2cm
C. a = - 27,6.
13
m/s
2
; s = 5,1cm D. a = +15,2.
13
m/s
2
; s = 7,1cm
Câu 12: Một electrôn chuyển động dọc theo hướng đường sức của một điện
trường đều có cường độ 100V/m với vận tốc ban đầu là 300 km/s. Hỏi nó chuyển
động được quãng đường dài bao nhiêu thì vận tốc của nó bằng không:
A. 2,56cm B. 25,6cm C. 2,56mm D.
2,56m
Câu 13: Một electrôn chuyển động dọc theo một đường sức của điện trường đều
có cường độ 364V/m. Electrôn xuất phát từ điểm M với vận tốc 3,2.
6
m/s.
a. Quãng đường di được dài bao nhiêu thì vận tốc của nó bằng không:
A. 6cm B. 8cm C. 9cm D.
11cm
b. Thời gian kể từ lúc xuất phát đến khi nó quay trở về điểm M là:
A. 0,1μs B. 0,2 μs C. 2 μs D. 3
μs
Câu 14: Một hạt proton chuyển động ngược chiều đường sức điện trường đều với
tốc độ ban đầu 4.
5
m/s. Cho cường độ điện trường đều có độ lớn E = 3000 V/m,
e =1,6.
C, m p
kg. Bỏ qua tác dụng của trọng lực lên proton. Sau khi
đi được đoạn đường 3 cm, tốc độ của proton là
A. 3,98.
5
m/s B. 5,64.
5
m/s. C. 3,78.
5
m/s. D.
5
m/s
Câu 15: Một êlectron được phóng đi từ O với vận tốc ban đầu 𝒗⃗⃗
𝟎
dọc theo đường
sức của một điện trường đều cường độ E cùng hướng điện trường. Quãng đường
xa nhất mà nó di chuyển được trong điện trường cho tới khi vận tốc của nó bằng
không có biểu thức
A. m𝒗
𝟎
𝟐
/2eE B. 2 eE/m𝒗
𝟎
𝟐
C. eE/m𝒗
𝟎
𝟐
D.
me/E𝒗
𝟎
𝟐
Câu 16: Hai bản kim loại phẳng nằm ngang song song cách nhau 10cm có hiệu điện
thế giữa hai bản là 100V. Một electrôn có vận tốc ban đầu 5.
6
m/s chuyển động
dọc theo đường sức về bản âm. Tính đoạn đường nó đi được cho đến khi dừng lại.
Biết điện trường giữa hai bản là điện trường đều và bỏ qua tác dụng của trọng lực:
A. 7,1cm B. 12,2cm C. 5,1cm D.
15,2cm
Câu 17: Một êlectron bay vào điện trường của hai bản kim loại tích điện trái dấu
theo phương song song cùng hướng với các đường sức điện trường với vận tốc ban
đầu là 8.
6
m/s. Hiệu điện thế tụ phải có giá trị nhỏ nhất là bao nhiêu để electron
không tới được bản đối diện
A. 182V. B. 91V. C. 45,5V. D.
50V.
Câu 18: Một electron chuyển động dọc theo một đường sức điện trong điện trường
đều giữa hai bản kim loại tích điện trái dấu. Hiệu điện thế giữa hai bản là 120V. Biết
rằng electron được đặt không vận tốc ban đầu cách bản điện tích dương 1,5cm.
Khoảng cách giữa hai bản là 2cm. Điện tích của electron bằng - 1,6.
C, khối
lượng electron bằng 9,1.
kg. Vận tốc của electron khi đến bản dương là:
A. 2,425.
6
m/s B. 2,425.
5
m/s C. 5,625.
6
m/s D.
5
m/s
Câu 19: Hai bản kim loại phẳng nằm ngang song song cách nhau 10cm có hiệu điện
thế giữa hai bản là 100V. Một electrôn có vận tốc ban đầu 5.
6
m/s chuyển động
dọc theo đường sức về bản âm. Tính gia tốc của nó. Biết điện trường giữa hai bản
là điện trường đều và bỏ qua tác dụng của trọng lực:
A. - 17,6.
13
m/s
2
B. 15.9.
13
m/s
2
C. - 27,6.
13
m/s
2
D. +
13
m/s
2
