Giải Vật Lí 11 Bài 4: Công Của Lực điện - SoanVan.NET

Nội dung bài gồm:

• I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
• II. GIẢI BÀI TẬP
• Giải câu 1: Viết công thức tính công của lực điện...
• Giải câu 2: Nêu đặc điểm của công của lực điện...
• Giải câu 3: Thế năng của điện tích q trong một...
• Giải câu 4: Cho điện tích thử q di chuyển trong...
• Giải câu 5: Một electron di chuyển được đoạn...
• Giải câu 6: Cho một điện tích di chuyển trong...
• Giải câu 7: Một electron được thả không vận tốc...
• Giải câu 8: Cho một điện tích dương Q đặt tại...

I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT

A. Công của lực điện

1. Công của lực điện trong điện trường đều

Lực điện trong điện trường: $\overrightarrow{F} = q.\overrightarrow{E}$

Công của lực điện di chuyển điện tích q theo đoạn thẳng MN hợp với các đường sức một góc bất kì $\alpha $:

$A_{MN} = q.E.d$

Trong đó: $A_{MN}$: Công của lực điện (J).

q: Độ lớn của điện tích (C).

E: Độ lớn của cường độ điện trường (V/m).

d: độ lớn hình chiếu của đoạn MN lên một đường sức bất kì (m).

• Nếu $\alpha  > 90^{\circ}$ thì $A_{MN} < 0$.
• Nếu $\alpha  < 90^{\circ}$ thì $A_{MN} > 0$.

Kết luận: Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N là $A_{MN} = q.E.d$, không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M điểm cuối N của đường đi.

2. Công của lực điện khi di chuyển điện tích trong điện trường bất kì: Không phụ thuộc vào hình dạng quỹ đạo mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M và điểm cuối N.

B. Thế năng của một điện tích trong điện trường

1. Khái niệm

Thế năng của một điện tích trong một điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt điện tích q tại điểm mà ta xét.

Đối với một điện tích q dương thì thế năng tại điểm đặt của nó là:

W = A = q.E.d, trong đó: d là khoảng cách từ điểm đặt q đến bản âm.

 

Thế năng tại điểm M đặt điện tích q sinh ra bởi điện trường bất kì do nhiều điện tích gây ra chinh là công di chuyển q từ M ra vô cực: $W_{M} = A_{M\rightarrow vô cực}$.

2. Sự phụ thuộc của thế năng vào điện tích

$W_{M} = A_{M} = V_{M}.q$

Trong đó $V_{M}$ là hệ số tỉ lệ chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm M trong điện trường (Điện thế).

3. Công của lực điện và độ giảm thế năng của điện trường

Khi một điện tích q di chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường thì công mà lực điện tác dụng lên điện tích đó sinh ra sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q trong điện trường.

$A_{MN} = W_{M} - W_{N}$.

II. GIẢI BÀI TẬP

Giải câu 1: Viết công thức tính công của lực điện...

Viết công thức tính công của lực điện trong sự di chuyển của một điện  tích trong điện trường đều.

Bài giải:

Công thức tinh công của lực điện trong điện trường đều: A = q.E.d

Trong đó: A: là công của lực điện (J).

q: độ lớn của điện tích (C).

E: độ lớn của cượng độ điện trường tại điểm đang xét (V/m).

d: Độ dài hình chiếu của vevto cường độ điện trường lên một đường sức (m). 

Giải câu 2: Nêu đặc điểm của công của lực điện...

Nêu đặc điểm của công của lực điện tác dụng lên điện tích thử q khi cho q di chuyển trong điện trường.

Bài giải:

Công của lực điện trong sự di chuyển của điện tích trong điện trường đều từ M đến N là $A_{MN} = q.E.d$, không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu M điểm cuối N của đường đi.

Giải câu 3: Thế năng của điện tích q trong một...

Thế năng của điện tích q trong một điện trường phụ thuộc vào q như thế nào ?

Bài giải:

Thế năng của điện tích điểm q đặt trong một điện trường tỉ lệ thuận với độ lớn của điện tích.

Giải câu 4: Cho điện tích thử q di chuyển trong...

Cho điện tích thử q di chuyển trong một điện trường đều dọc theo hai đoạn thẳng MN và NP. Biết rằng lực điện sinh công dương và MN dài hơn NP. Hỏi kết quả nào sau đây là đúng, khi so sánh các công AMN và ANP của lực điện ?

A. AMN > ANP.

B. AMN < ANP.

C. AMN = ANP.

D. Cả ba trường hợp A, B, C đều có thể xảy ra.

Bài giải:

Chọn đáp án D.

Giải thích: Công của lực điện trường tác dụng lên một điện tích điểm q phụ thuộc vào hình chiếu của quỹ đạo đường đi lên một đường sức.

Giải câu 5: Một electron di chuyển được đoạn...

Một electron di chuyển được đoạn đường 1 cm, dọc theo một đường sức điện, dưới tác dụng của một lực điện trong một điện trường đều có cường độ điện trường 1000 V/m. Hỏi công của lực điện có giá trị nào sau đây ?

A. $- 1,6.10^{-16}$ J.

B. $+ 1,6.10^{-16}$ J.

C. $- 1,6.10^{-18}$ J.

D. $+ 1,6.10^{-18}$ J.

Bài giải:

Chọn đáp án D.

Giải thích: A = q.E.d = $1,6.10^{-19}. 1000.1.10^{-2} = + 1,6.10^{-18}$ (J).

Giải câu 6: Cho một điện tích di chuyển trong...

Cho một điện tích di chuyển trong điện trường dọc theo một đường cong kín xuất phát từ điểm M rồi trở lại điểm M. Công của lực điện bằng bao nhiêu ?

Bài giải:

Công của lực điện là A = 0 (J) vì điện tích đi chuyển theo một đường cong kín.

Giải câu 7: Một electron được thả không vận tốc...

Một electron được thả không vận tốc ban đầu ở sát bản âm, trong điện trường đều ở giữa hai bàn kim loại phẳng, điện tích trái dấu. Cường độ điện trường giữa hai bản là 1000V/m. Khoảng cách giữa hai bản là 1 cm. Tính động năng của electron khi nó đến đập vào bản dương.

Bài giải:

Công của lực điện là: A = q.E.d = $1,6.10^{-19}. 1000.1.10^{-2} = + 1,6.10^{-18}$ (J)

Theo định luật biến thiên thế năng, ta có: Wđ = A (J).

Giải câu 8: Cho một điện tích dương Q đặt tại...

Cho một điện tích dương Q đặt tại điểm O. Đặt một điện tích âm q tại điểm M. Chứng minh rằng thế năng của q ở M có giá trị âm.

Bài giải:

Thế năng tại điểm M là: $W_{M} = q.V_{M}$

Ta thấy:  q < 0

Thành phần $V_{M}$ là điện thế do điện tích điểm Q  dương gây ra tại M nên có giá trị dương.

Do đó: $W_{M} < 0$.