Tài liệu dạy bài Điện trường

§2 ĐIỆN TRƯỜNG 1.Khái niệm: - Điện trường là dạng vật chất tồn tại xung quanh điện tích. - Tính chất cơ bản: tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó. 2.Cường độ điện trường tại một điểm: - Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng vật lí đặc trưng cho điện trường về phương diện tác dụng lực, được đo bằng thương số của lực điện trường tác dụng lên một điện tích thử đặt tại điểm đó và độ lớn của điện tích thử đó. - Ở những điểm khác nhau cường độ điện trường nói chung có độ lớn, phương, chiều khác nhau. .: cường độ điện trường tại một điểm (V/m). : lực điện trường tác dụng vào điện tích q (N) - Lực tác dụng lên điện tích đặt trong điện trường: + Nếu q > 0 thì F cùng chiều với E; một điện tích dương lúc đầu đứng yên sẽ di chuyển theo chiều vectơ cường độ điện trường Q < 0 C D + Nếu q < 0 thì F ngược chiều với E; một điện tích âm lúc đầu đứng yên sẽ di chuyển ngược chiều vectơ cường độ điện trường. Q > 0 A B 3.Điện trường của một điện tích điểm - Cường độ điện trường E gây bởi điện tích Q (trong chân không và trong không khí) tại điểm cách nó một khoảng r có độ lớn - Chiều của : + Hướng ra xa Q nếu Q > 0. + Hướng về Q nếu Q < 0. - Cường độ điện trường trong điện môi (hằng số điện môi ε): * Nguyên lý chồng chất: tại một điểm có nhiều điện trường do nhiều điện tích điểm gây ra thì chường độ điện trường tại đ1o bằng tổng các vecto7 cường độ điện trường do từng điện tích gây ra. 4.Đường sức điện: - Đường sức của điện trường là đường mà tiếp tuyến với nó tại mỗi điểm trùng với phương của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó,chiều của đường sức là chiều của vectơ cường độ điện trường tại điểm đó. (hình vẽ) - Điện trường đều là điện trường có Cường độ như nhau tại mọi điểm và đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều. - Điện trường giữa hai tấm kim loại phẳng đặt song song, tích điện trái dấu và cùng độ lớn là điện trường đều. BÀI TẬP 0. Một điện tích đặt tại điểm có cường độ điện trường 0,5V/m thì chịu tác dụng bởi lực 5.10-4N. Tính q và vẽ hình 1. (3/18 SGKNC) Một điện tích đặt tại điểm có cường độ điện trường 0,16V/m thì chịu tác dụng bởi lực 2.10-4N. Tính q và vẽ hình 2. (4/18 SGKNC) Q = 5.10-9C đặt tại A trong chân không. Xác định cường độ điện trường tại B cách A 10cm. (11/21 SGKCB) Tính và vẽ vectơ cường độ điện trường gây ra bởi q = 4.10-8C tại điểm cách nó 5cm trong điện môi có hằng số điện môi là 2. 3. Q đặt tại O trong chân không. Xét hai điểm M và N với ON = 2OM = 20cm thì người ta đo được EM = EN + 3.104V/m. Tính Q 4. (1.32 SBTNC) một điện tích q = -3.10-6C đặt tại một điểm mà tại đó điện trường có phương thẳng đứng, chiều hướng từ trên xuống và độ lớn E = 12000V/m. Xác định phương chiều và độ lớn lực tác dụng vào q. 5*. Hai điện tích q1 và q2 = 5.10-8C đặt tại A và B nằm cách nhau 6cm. Lực hút tác dụng lên q2 là 2.10-4N. Tính số electron thừa hay thiếu ở vật mang điện tích q1 và cường độ điện trường do q1 gây ra tại B. 6*. (1.33 SBTNC) một điện tích q đặt trong môi trường đồng tính vô hạn. Tại điểm M cách q một đoạn 0,4m thì điện trường có cường độ 9.105 V/m và hướng về phía q. Xác định độ lớn và dấu của q. Biết ε = 2,5 7*. (1.37 SBTNC) Một điện tích điểm q = 2,5μC đặt tại M. Điện trường tại M có hai thành phần Ex = + 6000V/m và Ey = - V/m. Hỏi: a. Góc hợp bởi vectơ lực tác dụng vào điện tích q và trục Oy? b. Độ lớn lực tác dụng lên điện tích q? 8**. (1.40 SBTNC) Cường độ điện trường của một điện tích điểm tại A và B lần lượt là 36V/m và 9V/m. Tính cường độ điện trường tại trung điểm của AB. Biết A, B cùng nằm trên một đường sức. 9. (5/18 SGKNC ) hai điện tích điểm q1 = 5.10-9C và q2 = -5.10-9C nằm cách nhau 10cm. Xác định cường độ điện trường tại M nằm trên đường thẳng đi qua hai điện tích và a. cách đều hai điện tích. b. cách q1 5cm và cách q2 10cm. 10. (13/21 SGKCB) hai điện tích điểm q1 = 16.10-8C và q2 = -9.10-8C đặt tại A và B nằm cách nhau 5cm.Tính và vẽ vectơ cường độ điện trường tại C. Biết CA = 4cm và CB = 3cm 11. (6/18 SGKNC) Hai điện tích điểm q1 = q2 = 5.10-16C đặt tại hai đỉnh B và C của tam giác đều cạnh 8cm. Các điện tích trong không khí a. xác định cường độ điện trường tại đỉnh A. b. Làm lại câu a với q1 = - q2 = 5.10-16C 12. hai điện tích điểm q1 = 10-8C và q2 = -10-8C nằm tại A và B cách nhau 6cm. Xác định cường độ điện trường tại M trong các trường hợp sau: a. M là trung điểm của AB. b. MA = MB = 6cm c. MA = MB và MA vuông góc với AB 13. Hai điện tích điểm |q1| = |q2| = 125.10-9C nằm tại A và B cách nhau 6cm. Xác định cường độ điện trường tại M nằm trên trung trực của AB và cách AB một đoạn 4cm trong hai trường hợp a. q1 > 0 và q2 > 0 b.q1 > 0 và q2 < 0 14. (1.36 SBTNC) Tại ba đỉnh của tam giác đều cạnh 10cm có ba điện tích bằng nhau và bằng 10nC. Xác định cường độ điện trường tại: a. Trung điểm mỗi cạnh của tam giác. b. Tâm của tam giác 15*. Cho 2 điện tích điểm q1 = 27.10-10C và q2 đặt tại hai điểm A và B cách nhau 5cm trong không khí, CA = 3cm và CB = 4cm. Khi đó cường độ điện trường tại C song song với AB. Tính q2 và cường độ điện trường tại C. 16*. Cho 3 điện tích điểm q1 = 9μC, q2 = 4μC và q3 lần lượt đặt tại ba đỉnh của tam giác vuông ABC (BC = 10cm, AB = 6cm và AC = 8cm) a. q3 = -4μC. Tính cường độ điện trường tổng hợp tại chân đường cao H từ đỉnh A. b. Xác định q3 sao cho cường độ điện trường tổng hợp tại chân đường cao H từ đỉnh A có phương vuông góc với AB 17**. Cho 2 điện tích điểm q1 = 9.10-7C và q2 đặt tại hai điểm A và B cách nhau 100cm trong không khí, CA = 60cm và CB = 8cm. Khi đó cường độ điện trường tại C vuông góc với AB. Tính q2 và cường độ điện trường tại C. 18**. Tại đỉnh thứ 2 và thứ 4 của hình vuông cạnh 10cm trong không khí có đặt hai điện tích q4 = q2 = .10-8C. Xác định q1 tại đỉnh thứ nhất để: a. Cường độ điện trường tại đỉnh thứ ba là 27.103V/m b Cường độ điện trường tại đỉnh thứ ba bằng không. 19. (1.34 SBTNC) hai điện tích điểm q1 = -9μC và q2 = 4μC nằm cách nhau 20cm. Tìm vị trí mà tại đó cường độ điện trường bằng không. 20***. (12/21 SGKCB)hai điện tích điểm q1 = 3.10-8C và q2 = -4.10-8C nằm cách nhau 10cm trong chân không. Tìm vị trí mà tại đó cường độ điện trường bằng không. Tại các điểm đó có điện trường không? 21. Cho hai điện tích |q1| = 4|q2| nằm tại A và B cách nhau 6cm. Xác định M mà tại đó cường độ điện trường triệt tiêu. a. q1 > 0 và q2 > 0 b.q1 > 0 và q2 < 0 22***. (1.35 SBTNC) Một quả cầu khối lượng m = 1g treo vào một sợi dây mảnh, cách điện. Quả cầu nằm trong điện trường đều có phương nằm ngang, cường độ E = 2kV/m. Khi đó dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 60o. xác định lực căng dây và điện tích q của quả cầu. Lấy g = 10m/s2. 23***. Một quả cầu khối lượng m treo vào một sợi dây mảnh, cách điện. Quả cầu này mang điện tích q = nằm trong điện trường đều có phương nằm ngang, cường độ E = 5000V/m. Khi đó dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 30o. Lấy g = 10m/s2. a. Xác định lực căng dây và khối lượng của quả cầu. b. Nếu khối lượng quả cầu tăng gấp 3 lần thì góc lệch giữa dây treo và phương thẳng đứng là boe nhiêu độ? 24**. (3.7 SBTCB) Cho ba điện tích điểm q1 = 2.10-8C; q2 = 4.10-8C và q3 đặt tại A,B và C. Hệ thống nằm cân bằng trong không khí. Biết AB = 1cm. a. Xác định q3 và BC. b. Xác định cường độ điện trường tại A,B và C. 25**. (1.38 SBTNC) Cho hai tấm kim loại song song, nằm ngang, nhiễm điện trái dấu. Khoảng không gian giữa hai tấm kim loại đó chứa đầy dầu. Một quả cầu bằng sắt có bán kính R = 1cm mang điện tích q nằm lơ lững trong lớp dầu. Điện trường giữa hai tấm kim loại là điện trường đều và hướng từ trên xuống dưới có cường độ 20000V/m. Hỏi độ lớn và dấu của q? Biết khối lượng riêng của sắt là 7800kg/m3, của dầu là 800kg/m3. Lấy g = 10m/s2. 26*. (3.8 SBTCB) Một quả cầu khối lượng m = 1g treo vào một sợi dây mảnh, cách điện. Quả cầu nằm trong điện trường đều có phương nằm ngang, cường độ E = 103V/m. Khi đó dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 10o. Xác định lực căng dây và điện tích q của quả cầu. Lấy g = 10m/s2. 27**. (3.9 SBTCB) Một giọt dầu hình cầu, bán kính R nằm lơ lững trong không khí trong đó có điện trường đều và hướng từ trên xuống dưới có cường độ là E. Biết khối lượng riêng của dầu là , của không khí là . Gia tốc trọng trường là g. 28***. (3.10 SBTCB) một electron chuyển động với vận tốc ban đầu 106m/s dọc theo đường sức của điện trường đều một đoạn 1cm thì dừng lại. Xác định cường độ điện trường 29**. Hai điện tích điểm q1 = 9.10-7C và q2 nằm tại A và B cách nhau 100cm trong không khí. a. Với q2 = 10-7C. Xác định điểm C mà tại đó cường độ điện trường triệt tiêu. b. Xác định q2 để cường độ điện trường tổng hợp tại M vuông góc với AB. Biết MA = 60cm và MB = 80cm