Tài liệu dạy bài Điện tích – định luật coulomb

§1 - ĐIỆN TÍCH – ĐỊNH LUẬT COULOMB 1.Hai loại điện tích - Có hai loại điện tích khác nhau gọi là điện tích âm và điện tích dương. Các vật chỉ có thể nhiễm một trong hai loạiđiện tích khác nhau đó. - Những điện tích cùng dấu đẩy nhau. Những điệnt ích trái dấu hút nhau. - Đơn vị điện tích của cuông, kí hiệu là C. Điện tích của êlectron có giá trị tuyệt đối e= 1,6.10-19 C. Trong tự nhiên không có điện tích nào có có giá trị tuyệt đối nhỏ hơn e. Giá trị tuyết đối củađiện tích một hạt bao giờ cũng bằng một số nguyên lần e 2.Định luật Coulomb “Độ lớn của lực tương tác giữahai điện tích điểm đúng yên trong chân không tỉ lệ thuận với tích các giá trị tuyệt đối của hai điện tích đó và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng” r là khoảng cách giữa hai điện tích q1, q2 k = 9.109 N.m2/C2. Phương của lực tương tác giữa hai điện tích điểm là đường thẳng nối hai điện tích điểm đó. Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi giảm đi e (đọc la epxilon) lần so với khi chúng được đặt trong chân không : e được gọi là hằng số điện môi. Trong không khí e »1. BÀI TẬP 0. Cho 2 điện tích điểm q1 = 2.10-7C và q2 = -4.10-7C đặt cách nhau 20cm trong không khí. a. Tính lực tương tác giữa chúng và vẽ hình. b. Đặt cả hai điện tích vào nước (ε = 81). Tính lực tương tác giữa chúng. Nếu muốn lực tương tác có giá trị như câu a thì khoảng cách giữa chúng là bao nhiêu? 1. Cho 2 điện tích điểm q1 và q2 trong không khí. Khi tăng khoảng cách giữa chúng thêm 4cm thì lực tương tác giữa chúng giảm 4 lần. Tính khoảng cách giữa chúng. 2.(1.6 SBTCB) a. Tính lực hút tĩnh điện giữa hạt nhân trong nguyên tử Heli với một electron trong lớp vỏ nguyên tử. Biết electron này cách hạt nhân 2,94.10-11m. b. Nếu electron này chuyển động tròn đều quanh hạt nhân thì tóc độ góc của nó là bao nhiêu? c. So sánh lực hút tĩnh điện và lực hấp dẫn giữa hạt nhân và electron. Khối lượng electron: 9.1.10-31m, khối lượng hạt nhân Heli : 6,65.10-27C và hằng số hấp dẫn G = 6,67.10-11. 3.Hai điện tích điểm bằng nhau 4cm. Lực đẩy giữa chúng là F = 10N. a. Tìm độ lớn các điện tích b. Nếu muốn lực tương tác giữa chúng là 2,5N thì khoảng cách giữa chúng là bao nhiêu? 4. (4/9 SGKNC) Tính lực hút tĩnh điện giữa một proton với một electron . Khoảng cách giữa chúng là 5.10-9m. 5*. Hai điện tích đặt cách nhau 1m trong chân không thì lực tương tác giữa chúng là 1,8N. Tổng điện tích của chúng là 3.10-5C. Tính độ lớn các điện tích. 6* (1.29 SBTNC) hai giọt nước giống nhau đều dư một electron. Bán kính của chúng là bao nhiêu nếu lực hấp dẫn giữa chúng bằng lực hút tĩnh điện giữa chúng. Biết khối lượng riêng của nước là 1000kg/m3. 7* (1.20 SBTNC) hai điện tích điểm có cùng độ lớn đặt cách nhau 12cm trong chân không thì lực tương tác giữa chúng là 10N. Đặt chúng trong dầu và đưa chúng cách nhau 8cm thì lực tương tác giữa chúng là 10N. Tính độ lớn các điện tích và hằng số điện môi. 8* (1.21 SBTNC) Hai quả cầu nhỏ trung hòa điện, cách nhau 40cm. Giả sử có 4.1012 electron từ quả cầu này sang quả cầu khác. Hỏi hai quả cầu hút hay đẩy. Tính lực tương tác đó. 9* (1.23 SBTNC) hai điện tích điểm có cùng độ lớn chuyển động không ma sát trên trục x’x trong không khí. Khi hai hạt cách nhau r = 2,6cm thì gia tốc hạt 1 là a1 = 4,41.103m/s2 và gia tốc hạt 2 là a2 = 8,4.103m/s2. khối lượng hạt 1 là m1 = 1,6mg. Bỏ qua hấp dẫn. Tính: a. Điện tích mỗi hạt. b. Khối lượng hạt 2 3.Định luật bảo toàn điện tích - Trong một hệ cô lập về điện, tổng đại số các điệnt ích luôn luôn là một hằng số. - Cho hai vật mang điện có cùng kích thước mang điện tích q1 và q2. Cho hai vật tiếp xúc nhau sau đó tách riêng ra thì điện tích của hai vật là q’1 và q’2 thỏa BÀI TẬP 0 (1.31 SBTNC) Thanh kim loại tích điện -2.10-6C. Sau đó nó lại nhiễm điện để có điện tích 5,5μC. Khi đó các electron đi đến tấm kim loại hay từ tấm kim loại chuyển đi. Tính số lượng electron đó. 1 (1.41 SBTNC) Cho bốn quả cầu kim loại giống nhau và mang các điện tích 2,3μC; -264.10-7C; 3,6.10-5C và -5,9μC. Cho bốn quả cầu đồng thời chạm nhau sau đó tách chúng ra. Tính điện tích mỗi quả cầu. 2. (1.42 SBTNC) Quả cầu A mang điện tích 27μC, quả cầu b mang điện tích -3μC và quả cầu C không mang điện. Cho A và B chạm nhau rồi tách chúng ra sau đó cho B và C tiếp xúc nhau. a. Tính điện tích mỗi quả cầu? b. Điện tích tổng cộng của ba quả cầu lúc đầu tiên và lúc cuối cùng 4.Tổng hợp lực - Giả sử điện tích q chịu tác dụng bởi các lực thì lực tác dụng lên điện tích q: - Nếu q đứng yên cân bằng thì BÀI TẤP 0.Cho 2 điện tích điểm q1 = 8.10-7C và q2 = -4.10-7C đặt cách nhau 20cm trong không khí. Tính lực tương tác giữa chúng trước và sau khi cho chúng tiếp xúc nhau 1.(1.52/15 SBTNC)Cho 2 điện tích điểm q1 và q2 đặt cách nhau 2,5m trong không khí. Lực tương tác giữa chúng là 9.10-3N. Chi hai quả cầu tiếp xúc nhau thì điện tích của chúng là -3.10-6C.Tính độ lớn các điện tích. 2.(1.53/15 SBTNC)Cho 2 điện tích điểm q1 và q2 đặt cách nhau 20cm trong không khí. Lực tương tác giữa chúng là 1,2N. Chi hai quả cầu tiếp xúc nhau rồi tách chúng ra đến khoảng cách như cũ thì hai quả cầu đẩy nhau với lực đẩy bằng lực hút.Tính độ lớn các điện tích. 3.Cho 2 điện tích điểm q1 = 10-7C và q2 = -5.10-7C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 15cm trong không khí. Tính lực tương tác do chúng tác dụng lên q3 = 10-7C đặt tại: a. C với CA = 10cm và CB = 5cm b. D với DA = 10cm và DB = 25cm y N q3 q1 q2 O M 4. Cho 2 điện tích điểm q1 = 10-7C và q2 = -10-7C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 5cm trong không khí. Tính lực tương tác do chúng tác dụng lên q3 = 10-7C đặt tại: a. C với CA = 3cm và CB = 4cm b. D với DA = 5cm và DB = 5cm 5 (1.24 SBTNC) tại 3 đỉnh của tam giác đều ABC có 3 điện tích qA = 2μC, qB = 8μC và qC = -8μC. Cạnh tam giác là 0,15m. Vẽ và tính lực tác dụng lên qA. 6* (1.28 SBTNC) giữ 3 điện tích q1 = 4μC, q2 = -3μC và q3 = -6μC như hình vẽ. OM = 5cm và ON = 10cm. Bỏ lực giữ để q1 chuyển động. Ngay sau khi giải phóng thì q1 chuyển động với gia tốc bao nhiêu? Vẽ vectơ gia tốc. Biết khối lượng hạt q1 là m = 5g. 7. Cho 2 điện tích điểm q1 = 8.10-7C và q2 = -2.10-7C đặt cách nhau 30cm trong không khí. Xác định vị trí đặt điện tích q bất kỳ để q nằm cân bằng? 8.Cho 2 điện tích điểm q1 = 8.10-7C và q2 = 2.10-7C đặt cách nhau 30cm trong không khí. Xác định vị trí đặt điện tích q bất kỳ để q nằm cân bằng? 9.Cho 2 điện tích điểm q1 = 8.10-7C và q2 = 2.10-7C đặt cách nhau 30cm trong không khí. a. Xác định vị trí đặt điện tích q bất kỳ để q nằm cân bằng? b. Xác định q để cả ba điện tích nằm cân bằng? 10 (1.22 SBTNC) cho hai điện tích q và 4q cách nhau r. Cần đặt Q ở đâu để ba điện tích cân bằng. Xét hai trường hợp: a. q và 4q được giữ cố định b. q và 4q tự do 11* (1.8 SBTCB) hệ điện tích gồm một ion dương +e và hai ion âm giống nhau nằm cân bằng. Khoảng cách giữa hai ion âm là a. Bỏ qua trọng lượng các ion. a. Hãy cho biết cấu trúc của hệ và khoảng cách giữa ion âm và ion dương theo (a) b. Tính điện tích của ion âm (theo e) 12*. (1.7 SBTCB) Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại m = 5g, treo vào cùng một điểm O bởi hai sợi dây không dãn, dài 10cm. Tích điện cho một quả cầu thì thấy hai quả cầu đẩy nhau cho tới khi hai dây treo hợp với nhau một góc 60o. Tính điện tích đã truyền cho các quả cầu. lấy g = 10m/s2. 13*. Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại , treo vào cùng một điểm O bởi hai sợi dây không dãn, dài 20cm. Truyền cho hai quả cầu điện tích q = 4.10-7C thì thấy hai quả cầu đẩy nhau cho tới khi hai dây treo hợp với nhau một góc 60o. Tính khối lượng các quả cầu. lấy g = 10m/s2. 14**. Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại , treo vào cùng một điểm O bởi hai sợi dây không dãn, dài 1m. Truyền cho hai quả cầu điện tích q thì thấy hai quả cầu đẩy nhau cho tới khi chúng cách nhau 6cm. Chạm tay vào 1 quả cầu. Hiện tượng xảy ra như thế nào? Tính khoảng cách giữa các quả cầu sau dó. q1 q2 15** (1.10 SBTCB) Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại mang điện tích q1và q2, treo vào cùng một điểm O bởi hai sợi dây không dãn, dài bằng nhau thì thấy hai quả cầu đẩy nhau cho tới khi hai dây treo hợp với nhau một góc 60o. Cho hai quả cầu tiếp xúc rồi thả ra thì chúng đẩy nhau mạnh hơn và góc giữa hai dây treo bây giờ là 90o. Tính tỉ số q1/q2. 16** (1.27 SBTNC) Một quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại m =10g, treo vào một điểm O bởi sợi dây không dãn, q1 = 0,1μC. Đưa q2 lại gần q1 thì dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 30o và hai quả cầu cách nhau 3cm. Xác định q2 và lực căng dây. 17*** (1.9 SBTCB) một hệ gồm 3 điện tích q và một điện tích Q nằm cân bằng. Ba điện tích q nằm tại ba đỉnh của tam giác đều. Xác định dấu, độ lớn (theo q) và vị trí của điện tích Q. 18*** (1.26 SBTNC) bốn đỉnh hình vuông có 4 điện tích q = 1μC, tại tâm có qo. Hệ năm điện tích cân bằng. Xác định dấu và độ lớn qo. 19*** (1.25 SBTNC) bốn đỉnh hình vuông có 4 điện tích cố định gồm 2 điện tích dương và 2 điện tích âm với độ lớn các điện tích 1,5μC. Hệ điện tích đặt trong nước (ε = 81) và sắp xếp sao cho lực tác dụng lên các điện tích hướng vào tâm hình vuông. Các điện tích được sắp xếp như thế nào và độ lớn lực tác dụng lên mỗi điện tích là bao nhiêu? Biết cạnh hình vuông bằng 10cm.