Lý thuyết Điện trường đều (Kết nối tri thức 2024) hay, chi tiết

Lý thuyết Điện trường đều (Kết nối tri thức 2024) hay, chi tiết | Vật Lí 11

Admin Vietjack Ngày: 10-01-2024 Lớp 11

4 K

Với tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 18: Điện trường đều sách Kết nối tri thức hay, chi tiết cùng với 10 bài tập trắc nghiệm chọn lọc có đáp án giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Vật Lí 11.

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 18: Điện trường đều

A. Lý thuyết Điện trường đều

I. Khái niệm điện trường đều

Điện trường đều là điện trường mà cường độ điện trường tại các điểm khác nhau có giá trị bằng nhau về độ lớn, giống nhau về phương và chiều.

II. Điện trường đều giữa hai bản phẳng nhiễm điện đặt song song

Lý thuyết Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 18: Điện trường đều

· Đặc điểm của điện trường đều:

- Các đường sức điện giữa hai bản phảng song song, cách đều và vuông góc với các bản phẳng, chiều từ bản tích điện dương và kết thúc ở bản tích điện âm.

- Cường độ điện trường: $E = \frac{U}{d}$

Trong đó:

d là khoảng cách giữa hai bản phẳng, đơn vị là mét (m)

E là cường độ điện trường giữa hai bản phẳng, đơn vị là vôn trên mét (V/m).

III. Tác dụng của điện trường đều lên chuyển động của điện tích

Lý thuyết Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 18: Điện trường đều

Chuyển động của điện tích q > 0 bên trong điện trường đều theo phương vuông góc với đường sức điện có quỹ đạo tương tự như chuyển động của vật ném ngang với vận tốc ban đầu $\vec{v_{0}}$ trong trường trọng lực.

IV. Ứng dụng

Lý thuyết Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 18: Điện trường đều

B. Trắc nghiệm Điện trường đều

Câu 1. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện phẳng bằng U = 300 V. Một hạt bụi nằm cân bằng giữa hai bản tụ điện và cách bản dưới của tụ điện d₁ = 0,8 cm. Hỏi trong bao nhiêu lâu hạt bụi sẽ rơi xuống mặt bản tụ, nếu hiệu điện thế giữa hai bản giảm đi một lượng ΔU = 60 V.

A. t = 0,9 s.

B. t = 0,19 s.

C. t = 0,09 s.

D. t = 0,29 s.

Hướng dẫn giải

Hạt bụi nằm cân bằng chịu tác dụng của trọng lực P và lực điện F: P = F

Trước khi giảm U: $P = m g . q . E = q \frac{U}{d} \Rightarrow m = \frac{q U}{d g}$

Sau khi giảm U: $F_{1} = \frac{q (U - Δ U)}{d}$

Hiệu lực F – F1 gây ra gia tốc cho hạt bụi: $F - F_{1} = \frac{q . Δ U}{d} = m a \Rightarrow a = \frac{Δ U . g}{U}$

Ta có: $d_{1} = \frac{a t^{2}}{2} \Rightarrow t = \sqrt{\frac{2 d_{1}}{a}} = \sqrt{\frac{2 d_{1} U}{Δ U . g}} = 0,09 s$

Đáp án đúng là C

Câu 2. Một quả câu tích điện có khối lượng 0,1 g nằm cân bằng giữa hai bản tụ điện phẳng đứng cạnh nhau d = 1 cm. Khi hai bản tụ được nối với hiệu điện thế U = 1000 V thì dây treo quả cầu lệch khỏi phương thẳng đứng một góc a = 10°. Điện tích của quả cầu bằng

A. q_o= 1,33.10^-9 C.

C. q_o = 1,13.10^-9 C.

B. q_o = 1,31.10^-9 C.

D. q_o = 1,76.10^-9 C.

Hướng dẫn giải

Các lực tác dụng lên quả cầu $\vec{P}; \vec{F}; \vec{T}$

$\vec{P} + \vec{F} + \vec{T} = \vec{0}$

Ta có: $F = P . \tan α = q_{0} . E = q_{0} \frac{U}{d}$

$\Rightarrow q_{0} = \frac{m g d \tan α}{U} = \frac{{0,1.10}^{- 3} .0,01.10. \tan 10^{0}}{1000} = {1,76.10}^{- 9} C$

Đáp án đúng là D

Câu 3. Phát biểu nào sau đây không phải đặc điểm của lực điện tác dụng lên một điện tích dương đặt trong điện trường đều là:

A. Điểm đặt tại điện tích điểm.

B. Phương song song với các đường sức từ.

C. Ngược chiều với $\vec{E}$ .

D. Độ lớn F = qE.

Hướng dẫn giải

Lực điện cùng chiều với E, khi q > 0.

Đáp án đúng là C.

Câu 4. Giữa hai bản kim loại phẳng song song cách nhau 4 cm có một hiệu điện thế không đổi 50 V. Cường độ điện trường ở khoảng giữa hai bản kim loại là

A. 5000 V/m.

B. 1250 V/m.

C. 2500 V/m.

D. 1000 V/m.

Hướng dẫn giải

Từ biểu thức $U = E . d \Rightarrow E = \frac{U}{d} = \frac{50}{0,04}$ = 1250 V/m

Đáp án đúng là B.

Câu 5. Một electron chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều. Cường độ điện trường có độ lớn bằng 100 V/m. Vận tốc ban đầu của electron là 3.10⁵ m/s, khối lượng của electron là 9,1.10^-31 kg. Từ lúc bắt đầu chuyển động đến khi có vận tốc bằng 0 thì electron đã đi được quãng đường

A. 5,12 mm.

B. 0,256 m.

C. 5,12 m.

D. 2,56 mm.

Hướng dẫn giải

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng trong điện trường đều

Trắc nghiệm Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 18 (có đáp án): Điện trường đều

Đáp án đúng là B

Câu 6. Bắn một electron với vận tốc đầu rất nhỏ vào một điện trường đều giữa hai bản kim loại phẳng theo phương song song với các đường sức điện (hình dưới). Electron được tăng tốc trong điện trường. Ra khỏi điện trường, nó có vận tốc bằng 10⁷ m/s. Tính hiệu điện thế giữa U_AB giữa hai bản. Điện tích của electron -1,6.10^-19 C. Khối lượng của electron là 9,1.10^-31 kg.

Trắc nghiệm Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 18 (có đáp án): Điện trường đều

A. 284 V.

B. -284 V.

C. -248 V.

D. 248 V.

Hướng dẫn giải

Công của lực điện trường tác dụng lên electron bằng độ biến thiên động năng.

$A = q U_{A B} = \frac{m v^{2}}{2} - \frac{m v_{0}^{2}}{2} \Leftrightarrow U_{A B} = \frac{m v^{2}}{2 q} = - 284 V$

Đáp án đúng là B

Câu 7. Hai bản kim loại phẳng song song mang điện tích trái dấu, cách nhau 2 cm, cường độ điện trường giữa hai bản là 3.10³ V/m. Một hạt mang điện q = 1,5.10^-2 C di chuyển từ bản dương sang bản âm với vận tốc ban đầu bằng 0, khối lượng của hạt mang điện là 4,5.10^-6 g. Vận tốc của hạt mang điện khi đập vào bản âm là

A. 4.10⁴ m/s.

B. 2.10⁴ m/s.

C. 6.10⁴ m/s.

D. 10⁵ m/s.

Hướng dẫn giải

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng trong điện trường đều

$q E d = \frac{1}{2} m v^{2} \Rightarrow v = \sqrt{\frac{2 q E d}{m}} = \sqrt{\frac{{2.1,5.10}^{- 2} {.3.10}^{3} .0,02}{{4,5.10}^{- 9}}} = {2.10}^{4} m / s$

Đáp án đúng là B

Câu 8. Đặc điểm nào sau đây là đặc điểm của điện trường đều?

A. cường độ điện trường có hướng như nhau tại mọi điểm.

B. cường độ điện trường có độ lớn như nhau tại mọi điểm.

C. cường độ điện trường có độ lớn giảm dần theo thời gian.

D. đường sức điện là những đường thẳng song song, cách đều.

Hướng dẫn giải

Điện trường đều: là điện trường mà véctơ cường độ điện trường có hướng và độ lớn như nhau tại mọi điểm. Đường sức của điện trường đều là những đường song song cách đều.

Đáp án đúng là D.

Câu 9. Một hạt bụi nhỏ có khối lượng m = 0,1 mg, nằm lơ lửng trong điện trường giữa hai bản kim loại phẳng. Các đường sức điện có phương thẳng đứng và chiều hướng từ dưới lên trên. Hiệu điện thế giữa hai bản là 120 V. Khoảng cách giữa hai bản là 1 cm. Xác định điện tích của hạt bụi. Lấy g = 10 m/s².

A. 8,3.10^-8 C.

B. 8,0.10^-10 C.

C. 3,8.10^-11 C.

D. 8,9.10^-11 C.

Hướng dẫn giải

Hạt bụi nằm cân bằng, chịu tác dụng của trọng lực và lực điện. Vì trọng lực hướng xuống nên lực điện phải hướng lên. Mà cường độ điện trường hướng từ dưới lên trên nên điện tích q dương.

$P = F \Leftrightarrow m g = q E = q \frac{U}{d} \Rightarrow q = \frac{m g d}{U} = {8,3.10}^{- 11} C$

Đáp án đúng là A

Câu 10. Nối hai cực của nguồn điện không đổi có hiệu điện thế 50 V lên hai bản của tụ điện phẳng có khoảng cách giữa hai bản tụ bằng 5 cm. Trong vùng không gian giữa hai bản tụ, 1 proton có điện tích 1,6.10^-19 C và khối lượng 1,67.10^-27 kg chuyển động từ điểm M cách bản âm của tụ điện 6 cm đến điểm N cách bản âm của tụ 2 cm. Biết tốc độ của proton tại M bằng 10⁵ m/s. Tốc độ của proton tại N bằng

A. 1,33.10⁵ m/s.

B. 3,57.10⁵ m/s.

C. 1,73.10⁵ m/s.

D. 1,57.10⁶ m/s.

Hướng dẫn giải

Ta có cường độ điện trường giữa hai bản tụ điện là: $E = \frac{U}{d} = \frac{50}{0,05} = 1000 V / m$

Lực điện trường tác dụng lên điện tích là: $F = q E = {1,6.10}^{- 16} N$

Định luật II Niuton có F = ma

Điện tích di chuyển trong điện trường với gia tốc:

$a = \frac{F}{m} = \frac{{1,6.10}^{- 16}}{{1,67.10}^{- 27}} = {9,58.10}^{10} m / s^{2}$