Mở đầu chương trình vật lý 11 là chương điện tích và điện trường, trong chương này nói về các điện tích, định luật, định lý tương tác của điện tích,.... Bài đầu tiên của chương, các em sẽ được nghiên cứu về : Điện tích và định luật Cu-lông. Bài viết này sẽ trình bày hệ thống lý thuyết và các phương pháp giải các dạng bài tập của điện tích và định luật Cu-lông một cách chi tiết và dễ hiểu nhất, nhằm giúp các em vừa nắm vững lý thuyết vừa có thể thực hành làm bài tập một cách hiệu quả nhất.
I. Tổng quan lý thuyết vật lý 11 bài 1: Điện tích và định luật Cu-lông
Vật lý 11 bài 1: Điện tích và định luật Cu-lông bao gồm các lý thuyết các em cần nắm sau:
1. Sự nhiễm điện của các vật - Điện tích - Sự tương tác điện
a. Các vật nhiễm điện như thế nào
- Một vật có khả năng hút được các vật nhẹ như các mẩu giấy, sợi bông,... khi đó ta nói vật bị nhiễm điện
- Để làm một vật bị nhiễm điện, ta có thể: cọ xát với các vật khác, tiếp xúc với vật bị nhiễm điện,..
- Các hiện tượng nhiễm điện của một vật:
+ Nhiễm điện do cọ xát
+ Nhiễm điện do tiếp xúc
+ Nhiễm điện do hưởng ứng
b. Điện tích và điện tích điểm
- Vật bị nhiễm điện còn gọi là vật mang điện, vật tích điện hay là điện tích
- Một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm ta xét thì được gọi là điện tích điểm.
c. Tương tác điện - Hai loại điện tích
- Có hai loại điện tích:
+ Điện tích âm
+ Điện tích dương
- Tương tác điện
+ Sự đẩy nhau hay hút nhau giữa các điện tích là sự tương tác điện
+ Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, khác dấu thì hút nhau,
2. Định luật Cu-lông và hằng số điện môi
a. Định luật Cu-lông
- Phát biểu: Lực hút hay lực đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối giữa hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
- Biểu thức:
- Với:
+ k : hệ số tỉ lệ [ Trong hệ SI, k = 9.109N.m2C2]
+ q1, q2: các điện tích ©
r: khoảng cách giữa q1 và q2 [m2]
- Biểu diễn:
b. Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi đồng tính - Hằng số điện môi
- Điện môi là môi trường cách điện, điện môi có hằng số điện môi là .
- Hằng số điện môi của một môi trường cho ta biết:
+ Khi đặt các điện tích trong môi trường có điện môi thì lực tương tác giữa chúng giảm đi bao nhiêu lần so với đặt trong chân không.
+ Đối với chân không, hằng số điện môi ε= 1.
- Công thức của định luật Cu-lông trong trường hợp tính lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong môi trường đồng tính:
- Phát biểu: Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đặt trong môi trường có hằng số điện môi tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích điểm và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
Như vậy, phần lý thuyết của bài đầu tiên vật lý lớp 11, các em cần hoàn thành được mục tiêu là nắm được các khái niệm về điện tích, điện tích điểm, 2 loại điện tích, tương tác tác giữa các điện tích và định luật Cu-lông.
II. Bài tập vật lý 11 bài 1: Điện tích và định luật Cu-lông
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học thông qua các bài tập trắc nghiệm và tự luận vật lý 11 bài 1 sau đây:
1. Bài tập trắc nghiệm
Câu 1: Trong những cách dưới đây cách nào có thể làm nhiễm điện cho một vật?
A. Cọ chiếc vỏ bút lên tóc
B. Đặt một nhanh nhựa gần một vật đã nhiễm điện
C. Đặt một vật gần nguồn điện
D. Cho một vật tiếp xúc với viên pin.
Đáp án: A
Câu 2: Điện tích điểm là
A. Vật chứa rất ít điện tích.
B. Điểm phát ra điện tích.
C. Vật có kích thước rất nhỏ.
D. Điện tích coi như tập trung tại một điểm
Đáp án: D
Câu 3: Khi khoảng cách giữa hai điện tích điểm trong chân không giảm xuống 2 lần thì độ lớn lực Cu – lông
A. Tăng 2 lần
B. Tăng 4 lần.
C. Giảm 4 lần.
D. Giảm 8 lần
Đáp án: B
Câu 4: Nhận xét không đúng về điện môi là:
A. Hằng số điện môi có thể nhỏ hơn 1.
B. Điện môi là môi trường cách điện.
C. Hằng số điện môi của chân không bằng 1.
D. Hằng số điện môi của một môi trường cho biết lực tương tác giữa các điện tích trong môi trường đó nhỏ hơn so với khi chúng đặt trong chân không bao nhiêu lần.
Đáp án: A
Câu 5: Hai điện tích điểm trái dấu có cùng độ lớn 10-4/3 C đặt cách nhau 1m trong parafin có điện môi bằng 2 thì chúng
A. Hút nhau một lực 0,5N.
B. Đẩy nhau một lực 5N.
C. Hút nhau một lực 5N.
D. Đẩy nhau một lực 0,5 N.
Đáp án: C
2. Bài tập tự luận
Áp dụng công thức định luật Cu-lông để giải một số bài tập tự luận vật lí 11 bài 1 dưới đây:
Bài 1: Hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau đặt trong không khí cách nhau 12cm. Lực tương tác giữa hai điện tích bằng 10N. Nếu đặt hai điện tích đó trong dầu và để chúng cách nhau 8cm thì lực tương tác giữa chúng vẫn bằng 10N. Tính hằng số điện môi của dầu.
Hướng dẫn giải:
r1 = 12cm = 0.12 m, F1 = 10N, ε1 = 1
r2 = 8cm = 0.08m, F2 = 10N
Áp dụng định luật Cu-lông ta có:
Bài 2: Hai quả cầu nhỏ mang điện tích điện tích giống nhau, được đặt cách nhau 10cm trong chân không thì tác dụng lên nhau một lực là 0,009N. Xác định điện tích của hai quả cầu đó.
Hướng dẫn giải:
Áp dụng định luật Cu-lông ta có:
Với F=0,009N, r=0,1m và q1=q2=q
Thay vào biểu thức ta suy ra được
Trên đây là lý thuyết và bài tập của vật lý 11 bài 1: Bài 1: Điện tích và định luật Cu-lông mà chúng tôi đã soạn được. Hy vọng đây là một tài liệu bổ ích cho các em khi học vật lí 11. Chúc các em học tốt.
Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đứng yên đặt cách nhau một khoảng 4 cm là F. Nếu để chúng cách nhau 1 cm thì lực tương tác giữa chúng là
Câu 6374 Vận dụng
Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đứng yên đặt cách nhau một khoảng 4 cm là F. Nếu để chúng cách nhau 1 cm thì lực tương tác giữa chúng là
Đáp án đúng: c
Phương pháp giải
Áp dụng biểu thức tính lực tương tác tĩnh điện: \[F = k\dfrac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{\varepsilon {r^2}}}\]
Phương pháp giải bài tập định luật Culông [Phần 1] --- Xem chi tiết
...
Hướng dẫn cách tính lực tương tác giữa hai điện tích
Hướng dẫn cách tính lực tương tác giữa hai điện tích
Bài Tập Lực Tương Tác Giữa Hai Điện Tích Điểm
A, CÔNG THỨC CẦN NHỚ
- Lực tương tác giữa hai điện tích điểm:
B, BÀI TẬP
| Bài 1. Chọn phát biểu đúng. Hai điện tích điểm đặt cách nhau một khoảng r. Dịch chuyển để khoảng cách giữa hai điện tích điểm đó giảm đi hai lần nhưng vẫn giữ nguyên độ lớn điện tích của chúng. Khi đó, lực tương tác giữa hai điện tích A. tăng lên hai lần. B. giảm đi hai lần. C. tăng lên bốn lần. D. giảm đi bốn lần. |
Hướng dẫn
Ta có: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm là
ð Khi r giảm 2 lần thì F tăng 4 lần.
Chọn đáp án C
| Bài 2. Biết rằng bán kính trung bình của nguyên tử của nguyên tố bằng 5.10-9 cm. Lực tĩnh điện giữa hạt nhân và điện tử trong nguyên tử đó: A. Lực đẩy, có độ lớn F = 9,2.108 N B. Lực đẩy, có độ lớn F = 2,9.108 N C. Lực hút, có độ lớn F = 9,2.10-8 N D. Lực hút, có độ lớn F = 2,9.10-8 N |
Hướng dẫn
Ta có: Lực tĩnh điện giữa hạt nhân và điện tử là lực hút [do proton và electron trái dấu].
Độ lớn
Chọn đáp án C
| Bài 3. Hai điện tích điểm đặt cách nhau 20 cm trong không khí, tác dụng lên nhau một lực nào đó. Hỏi phải đặt hai điện tích trên cách nhau bao nhiêu ở trong dầu để lực tương tác giữa chúng vẫn như cũ, biết rằng hằng số điện môi của dầu bằng ε = 5. A. 0,894 cm B. 8,94 cm C. 9,94 cm D. 9,84 cm |
Hướng dẫn
Ta có: Khi đặt trong dầu có hằng số điện môi là 5 thì lực tương tác giữa hai điện tích giảm 5 lần.
Mà lực tương tác giữa hai điện tích tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
ð Để lực tương tác vẫn như cũ thì khoảng cách phải giảm $\sqrt{5}$ lần.
-
Chọn đáp án B.
| Bài 4. Hai điện tích q1 = 2.10-6 C; q2 = -2.10-6 C đặt tại hai điểm A và B trong không khí. Lực tương tác giữa chúng là 0,4N. Xác định khoảng cách AB A. 20 cm B. 30 cm C. 40 cm D. 50 cm |
Hướng dẫn
Ta có: Lực tương tác giữa hai điện tích là
Chọn đáp án B
| Bài 5. Hai quả cầu nhỏ tích điện giống nhau đặt trong không khí cách nhau một đoạn 1m, đẩy nhau một lực 7,2 N. Điện tích tổng cộng của chúng là 6.10-5 C. Tìm điện tích mỗi quả cầu ? A. q1 = 2.10-5 C; q2 = 4.10-5 C B. q1 = 3.10-5 C; q2 = 2.10-5 C C. q1 = 5.10-5 C; q2 = 1.10-5 C D. q1 = 3.10-5 C; q2 = 3.10-5 C |
Hướng dẫn
Ta có:
Từ [1][2]
Chọn đáp án A
| Bài 6. Hai quả cầu nhỏ mang điện tích q1 = 10-9 C và q2 = 4.10-9 C đặt cách nhau 6 cm trong điện môi thì lực tương tác giữa chúng là 0,25.10-5 N. Hằng số điện môi bằng A. 3 B. 4 C. 2 D. 2,5 |
Hướng dẫn
Ta có: Lực tương tác giữa hai quả cầu là:
Chọn đáp án B
| Bài 7. Hai quả cầu nhẹ cùng khối lượng được treo gần nhau bằng hai dây cách điện có cùng chiều dài và hai quả cầu không chạm nhau. Tích cho hai quả cầu điện tích cùng dấu nhưng có độ lớn khác nhau thì lực tác dụng làm dây treo hai điện tích lệch đi những góc so với phương thẳng đứng A. bằng nhau B. quả cầu nào tích điện có độ lớn điện tích lớn hơn thì có góc lệch lớn hơn. C. quả cầu nào tích điện có độ lớn điện tích lớn hơn thì có góc lệch nhỏ hơn. D. quả cầu nào tích điện có độ lớn điện tích nhỏ hơn thì có góc lệch nhỏ hơn. |
Hướng dẫn
Ta có:
Vậy lực tác dụng làm dây treo hai điện tích lệch đi những góc so với phương thẳng đứng là như nhau.
Chọn đáp án A
| Bài 8. Hai điện tích điểm q1, q2 khi đặt trong không khí chúng hút nhau bằng lực F, khi đưa chúng vào trong dầu có hằng số điện môi ε =2 thì lực tương tác giữa chúng là F' với A. F' = F B. F' = 2F C. F' = 0,5F D. F' = 0,25F |
Hướng dẫn
Ta có:
Chọn đáp án C
| Bài 9. Khẳng định nào sau đây không đúng khi nói về lực tương tác giữa hai điện tích điểm trong chân không? A. Có phương là đường thẳng nối hai điện tích. B. Có độ lớn tỉ lệ với tích độ lớn hai điện tích. C. Có độ lớn tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai điện tích. D. Là lực hút khi hai điện tích trái dấu. |
Hướng dẫn
Ta có: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm là:
ð F tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa hai điện tích
Chọn đáp án C
| Bài 10. So lực tương tác tĩnh điện giữa điện tử với prôton với lực vạn vật hấp dẫn giữa chúng thì lực tương tác tĩnh điện A. rất nhỏ so với lực vạn vật hấp dẫn. B. rất lớn so với lực vạn vật hấp dẫn. C. bằng so với lực vạn vật hấp dẫn. D. rất lớn so với lực vạn vật hấp dẫn ở khoảng cách nhỏ và rất nhỏ so với lực vạn vật hấp dẫn ở khoảng cách lớn. |
Hướng dẫn
Ta có:
Chọn đáp án B
| Bài 11. Phát biểu nào sau đây không đúng? A. Điện môi là môi trường cách điện. B. Hằng số điện môi của chân không bằng 1. C. Hằng số điện môi của một môi trường cho biết lực tương tác điện tích trong môi trường đó nhỏ hơn khi chúng đặt trong chân không bao nhiêu lần. D. Hằng số điện môi có thể nhỏ hơn 1. |
Hướng dẫn
Ta có: Hằng số điện môi nhỏ nhất bằng 1 trong môi trường chân không.
Chọn đáp án D
| Bài 12. Có thể áp dụng định luật Cu – lông để tính lực tương tác trong trường hợp A. tương tác giữa hai thanh thủy tinh nhiễm đặt gần nhau. B. tương tác giữa một thanh thủy tinh và một thanh nhựa nhiễm điện đặt gần nhau. C. tương tác giữa hai quả cầu nhỏ tích điện đặt xa nhau. D. tương tác điện giữa một thanh thủy tinh và một quả cầu lớn. |
Hướng dẫn
Ta có: Có thể áp dụng định luật Cu – lông để tính lực tương tác trong trường hợp tương tác giữa hai quả cầu nhỏ tích điện đặt xa nhau.
Chọn đáp án C
| Bài 13. Có thể áp dụng định luật Cu – lông cho tương tác nào sau đây? A. Hai điện tích điểm dao động quanh hai vị trí cố định trong một môi trường. B. Hai điện tích điểm nằm tại hai vị trí cố định trong một môi trường. C. Hai điện tích điểm nằm cố định gần nhau, một trong dầu, một trong nước. D. Hai điện tích điểm chuyển động tự do trong cùng môi trường. |
Hướng dẫn
Ta có: Có thể áp dụng định luật Cu – lông cho tương tác giữa hai điện tích điểm nằm tại hai vị trí cố định trong một môi trường
Chọn đáp án B
| Bài 14. Cho 2 điện tích có độ lớn không đổi, đặt cách nhau một khoảng không đổi. Lực tương tác giữa chúng sẽ lớn nhất khi đặt trong A. chân không. B. nước nguyên chất. C. dầu hỏa. D. không khí ở điều kiện tiêu chuẩn. |
Hướng dẫn
Ta có: Trong môi trường chân không
Chọn đáp án A
| Bài 15. Xét tương tác của hai điện tích điểm trong một môi trường xác định. Khi lực đẩy Cu – lông tăng 2 lần thì hằng số điện môi A. tăng 2 lần. B. vẫn không đổi. C. giảm 2 lần. D. giảm 4 lần. |
Hướng dẫn
Ta có: Hằng số điện môi của một môi trường nhất định luôn là một hằng số
Chọn đáp án B
| Bài 16. Sẽ không có ý nghĩa khi ta nói về hằng số điện môi của A. hắc ín [nhựa đường]. B. nhựa trong. C. thủy tinh. D. nhôm |
Hướng dẫn
Ta có: Nhôm là chất dẫn điện.
Chọn đáp án D
| Câu 17. Hai điện tích điểm cùng độ lớn 10-4 C đặt trong chân không, để tương tác nhau bằng lực có độ lớn 10-3 N thì chúng phải đặt cách nhau A. 30000 m. B. 300 m. C. 90000 m. D. 900 m. |
Hướng dẫn
Ta có:
Chọn đáp án B
| Bài 18. Hai điện tích điểm được đặt cố định và cách điện trong một bình không khí thì hút nhau 1 lực là 21 N. Nếu đổ đầy dầu hỏa có hằng số điện môi 2,1 vào bình thì hai điện tích đó sẽ A. hút nhau 1 lực bằng 10 N. B. đẩy nhau một lực bằng 10 N. C. hút nhau một lực bằng 44,1 N. D. đẩy nhau 1 lực bằng 44,1 N. |
Hướng dẫn
Ta có:
Chọn đáp án A
| Bài 19. Hai điện tích điểm được đặt cố định và cách điện trong một bình không khí thì lực tương tác Cu – lông giữa chúng là 12 N. Khi đổ đầy một chất lỏng cách điện vào bình thì lực tương tác giữa chúng là 4 N. Hằng số điện môi của chất lỏng này là A. 3. B. 1/3. C. 9. D. 1/9 |
Hướng dẫn
Ta có:
Chọn đáp án A
| Bài 20. Dấu của các điện tích q1, q2 trên hình 1.1 là A. q1 > 0, q2 < 0. B. q1 < 0, q2 > 0. C. q1 < 0, q2 < 0. D. Chưa biết chắc chắn vì chưa biết độ lớn của q1, q2. |
Hướng dẫn
Ta có: Lực tương tác giữa hai điện tích ngược chiều nhau ð hai điện tích đẩy nhau hay chúng cùng dấu với nhau.
Chọn đáp án C