Giáo án giảng dạy môn Vật lý 11 - Chủ đề 1: Điện tích - Định luật Coulomb

CHƯƠNG I – ĐIỆN TRƯỜNG
Khối 11 nâng cao
Năm học 2009 - 2010
(Thầy NGUYỄN VĂN DÂN biên soạn)
	================
Chủ đề 1: Điện tích. Định luật Coulomb
 	(2 buổi)
 1) Hai vật mang điện tích q1 và q2 cho tiếp xúc điện với nhau sẽ truyền điện tích cho nhau và sau khi cân bằng tổng điện tích là q thì
 q = q1 + q2
 Nếu chạm tay nhẹ vào vật mang điện tích, vật mất điện tích và trở thành trung hòa.
 2) Hai vật mang điện tích q1 và q2 đặt cách nhau một khoảng r thì chúng tương tác nhau với hai lực 
 - ngược hướng.
 - có độ lớn hai lực như nhau với ε là hằng số điện môi (và ε = 1)
 3) Một điện tích q chịu tác dụng lực bởi nhiều điện tích q1; q2;... một hợp lực
 Nếu q cân bằng: = 0
Câu 1. Khoảng cách giữa một prôton và một êlectron là r = 5.10-9 (cm), coi rằng prôton và êlectron là các điện tích điểm. Lực tương tác giữa chúng là lực gì; bằng bao nhiêu?
Câu 2. Xét tương tác giữa hai điện tích điểm trong một môi trường có hằng số điện môi có thể thay đổi được. Lực đẩy Coulomb tăng 2 lần khi hằng số điện môi thay đổi thế nào? 
Câu 3. Hai điện tích điểm q1 = +3 (μC) và q2 = -3 (μC),đặt trong dầu (ε = 2) cách nhau một khoảng r = 3 (cm). Lực tương tác giữa hai điện tích đó là lực gì; bằng bao nhiêu?
Câu 4. Hai điện tích điểm trái dấu có cùng độ lớn 1/3.10-4 C đặt cách nhau 1 m trong parafin có hằng số điện môi bằng 2 thì chúng hút hay đẩy một lực bao nhiêu?
Câu 5. 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 hút hay đẩy một lực bao nhiêu?
Câu 6. Hai điện tích điểm được đặt cố định và cách điện trong một bình không khí thì lực tương tác Coulomb 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?
Câu 7. Lực đẩy giữa hai proton lớn gấp mấy lần lực hấp dẫn giữa chúng? Cho mp = 1,6726.10-27kg, e = 1,6.10-19C, hằng số hấp dẫn G = 6,67.10-11 N/m2/kg2..
Câu 8. Khi khoảng cách giữa hai điện tích điểm trong chân không giảm xuống 2 lần thì độ lớn lực Coulomb thay đổi thế nào?
Câu 9. Hai điện tích điểm đặt cách nhau 100 cm trong parafin có hằng số điện môi bằng 2 thì tương tác với nhau bằng lực 8 N. Nếu chúng được đặt cách nhau 50 cm trong chân không thì tương tác nhau bằng lực độ lớn là?
Câu 10. 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 bao nhiêu?
Câu 11. Hai quả cầu nhỏ có điện tích 10-7 (C) và 4.10-7 (C), tương tác với nhau một lực 0,1 (N) trong chân không. Khoảng cách giữa chúng là?
Câu 12. Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng 2 cm. Lực đẩy giữa chúng là F1 = 1,6.10-4 (N). Để lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng F2 = 2,5.10-4 (N) thì khoảng cách giữa chúng là?
Câu 13. Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng 2 (cm). Lực đẩy giữa chúng là F = 1,6.10-4 (N). Độ lớn của hai điện tích đó là?
Câu 14. Hai điện tích điểm cùng độ lớn được đặt cách nhau 1 m trong nước nguyên chất tương tác với nhau một lực bằng 10 N. Nước nguyên chất có hằng số điện môi bằng 81. Độ lớn của mỗi điện tích là?
Câu 15. Hai điện tích điểm bằng nhau được đặt trong nước (ε = 81) cách nhau 3 cm. Lực đẩy giữa chúng bằng 0,2.10-5 (N). Hai điện tích đó là điện tích gì?
Câu 16. Hai quả cầu nhỏ giống nhau có cùng khối lượng m = 0,1 g, mang cùng điện tích q = 10−8 C được treo vào cùng một điểm bằng hai sợi dây mảnh trong không khí. Khoảng cách giữa hai quả cầu là 3 cm. Tìm góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng? (Cho g = 10 m/s2).
Câu 17. Hai quả cầu nhỏ giống nhau, có cùng khối lượng m = 2,5 g, điện tích của hai quả cầu là q = 5.10-7C, được treo bởi hai sợi dây vào cùng một điểm bằng hai sợi dây mảnh. Do lực đẩy tĩnh điện hai quả cầu tách xa nhau một khoảng a = 60cm. Góc hợp bởi các sợi dây với phương thẳng đứng là?
Câu 18. Hai viên bi sắt kích thước nhỏ, cách nhau 1m và mang điện tích q1, q2. Sau đó các viên bi được phóng điện sao cho điện tích mỗi viên bi chỉ còn một nửa điện tích lúc đầu, đồng thời đưa chúng đến khoảng cách 0,25m thì lực đẩy giữa chúng tăng lên?
Câu 19: Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau mang các điện tích q1; q2 trong không khí cách nhau 2 cm chúng đẩy nhau lực 2,7.10−4 N. Cho hai quả cầu chạm nhau rồi đưa về vị trí cũ thì chúng đẩy nhau lực 3,6.10−4 N. Điện tích q1; q2 là?
Câu 20. Cho hệ ba điện tích cô lập q1, q2, q3 nằm trên cùng một đường thẳng. Hai điện tích q1, q3 là hai điện tích dương, cách nhau 60cm và q1 = 4q3. Lực điện tác dụng lên điện tích q2 bằng 0. Nếu vậy, điện tích q2?
Câu 21. Cho hai điện tích –q và -4q lần lượt tại A và B cách nhau một khoảng x. Phải đặt một điện tích Q ở đâu để nó cân bằng?
Câu 22. Hai điện tích điểm q1 = 4.10-8 C, q2 = - 4.10-8 C đặt tại hai điểm A và B trong không khí cách nhau 4cm. Lực tác dụng lên điện tích q = 2.10-9C đặt tại trung điểm O của AB là:
Câu 23. Hai điện tích điểm q1 = 4.10-8C, q2 = -4.10-8 C đặt tại hai điểm A và B trong không khí cách nhau 4cm Lực tác dụng lên điện tích q = 2.10-9 C đặt tại điểm C cách A 4cm và cách B 8cm là?
Câu 24. Hai điện tích q1 = q và q2= 4q cách nhau một khoảng d trong không khí. Gọi M là vị trí mà tại đó lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0 bằng không. Điểm M cách q1 một khoảng?
Câu 25. Tại đỉnh A của một tam giác cân có điện tích q1>0. Hai điện tích q2, q3 nằm ở hai đỉnh còn lại. Lực điện tác dụng lên q1 song song với đáy BC của tam giác. Tìm dấu các điện tích q2 và q3?
Câu 26. Có hai điện tích q1 = + 2.10-6 (C), q2 = - 2.10-6 (C), đặt tại hai điểm A, B trong chân không và cách nhau một khoảng 6 (cm). Một điện tích q3 = + 2.10-6 (C), đặt trên đương trung trực của AB, cách AB một khoảng 4 (cm). Độ lớn của lực điện do hai điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 là?
Câu 27: TÝnh lùc t­¬ng t¸c tÜnh ®iÖn gi÷a mét (e) vµ mét (p) nÕu kho¶ng c¸ch gi÷a chóng b»ng 5.10-9 cm. Coi (e) vµ (p) nh­ nh÷ng ®iÖn tÝch ®iÓm?
Câu 28: Cho biÕt 22,4 lít khÝ Hi®r« ë vµ d­íi ¸p suÊt 1atm th× cã 12,06.1023 nguyªn tö Hi®r«. Mçi nguyªn tö Hi®r« gåm 2 h¹t mang ®iÖn lµ (p) vµ (e). H·y tÝnh tæng c¸c ®iÖn tÝch d­¬ng vµ ®iÖn tÝch ©m trong 1 cm3 khÝ Hi®r«?
Câu 29: Mét hÖ ®iÖn tÝch cã cÊu t¹o gåm mét ion d­¬ng + e vµ 2 ion ©m gièng nhau n»m c©n b»ng. Kho¶ng c¸ch gi÷a hai ion ©m lµ a. Bá qua träng l­îng cña c¸c ion.
H·y cho biÕt cÊu tróc cña hÖ vµ kho¶ng c¸ch gi÷a ion d­¬ng vµ ion ©m theo a?
TÝnh ®iÖn tÝch cña ion ©m?
Câu 30: Mét hÖ gåm 3 ®iÖn tÝch d­¬ng q gièng nhau vµ mét ®iªn tÝch Q n»m c©n b»ng. Ba ®iÖn tÝch q n»m t¹i 3 ®Ønh cña mét tam gi¸c ®Òu. X¸c ®Þnh dÊu, ®é lín (theo q) vµ vÞ trÝ cña ®iÖn tÝch Q?
Câu 31: Hai quả cầu nhỏ bằng kim loại giống hệt nhau mang các điện tích q1, q2 đặt cách nhau một khoảng 10cm trong không khí, chúng hút nhau với một lực là F1 = 4,5N. Sau khi cho chúng tiếp xúc nhau rồi tách nhau ra một khoảng 20cm thì chúng tác dụng lẫn nhau những lực là F2 = 0,9N. Xác định q1,q2?
 Hai viên bi kim loại giống nhau mang điện tích là q1 > 0, q2 < 0; biết q1 = 5│q2│ khoảng cách 2 viên bi là a, môi trường có hằng số điện môi là . Trả lời các câu hỏi 40 và 41 sau:
Câu 32: Xác định lực tương tác giữa 2 viên bi? Cho: a = 6cm, = 2, q2 = -2.10-8 C.
Câu 33: Cho 2quả cầu tiếp xúc nhau rồi lại đưa về vị trí cũ. Xác định lực tương tác giữa 2 quả cầu? Cho: a = 6cm, ε = 2, q2 = - 2.10-8 C.
Câu 34. Hai quả cầu giống nhau tích điện như nhau q1 = q2 = 10-6 C được treo vào cùng điểm O bằng hai sợi dây, không dãn, dài 10cm. Khi hai điện tích cân bằng thì hai điện tích điểm và điểm treo tạo thành một tam giác đều. Tìm lực căng dây treo?
Câu 35. Hai quả cầu nhỏ bằng kim loại được treo vào điểm O bằng hai sợi dây mảnh có chiều dài bằng nhau l = 50cm. Mỗi quả cầu có khối lượng m = 0,1g và được tích điện cùng dấu gấp đôi nhau q và 2q. Chúng đẩy nhau và nằm cân bằng cách nhau r = 14cm.
Tính góc nghiêng của hai sợi dây so với đường thẳng đứng?
Tìm điện tích của mỗi quả cầu?
Câu 36. Hai quả cầu nhỏ mang điện tích cùng dấu q1 và q2 được treo vào điểm O chung bằng hai dây mảnh, không dãn, bằng nhau. Hai quả cầu đẩy nhau và góc giữa hai dây là α1 = 600. Cho hai quả tiếp xúc nhau rồi lại cô lập chúng thì chúng đẩy nhau mạnh hơn và góc giữa hai dây treo bây giờ là α2 = 900. Tìm tỉ số q1/q2?
 Câu 37: Có một hệ 3 điện tích điểm: q1 = 2q đặt tải A; q2 = q tại B, với q > 0 và q3 = q0 < 0 tại C. Hệ 3 điện tích này cân bằng trong chân không.
 a) Các điện tích này phải sắp xếp như thế nào?
 b) Biết AB = a. Tính BC theo a.
 c) Tính q theo q0. 
Câu 38: Hai quả cầu bằng kim loại giống nhau treo trên hai dây dài vào cùng một điểm, được tích điện bằng nhau và cách nhau một đoạn bằng a = 5 cm. Chạm tay nhẹ vào một quả cầu. Tính khoảng cách của chúng sau đó?
ĐÁP SỐ: 
Câu 1: F = 9,216.10-8 (N); Câu 2: giảm 2 lần; Câu 3: F = 45 (N); Câu 4: 5 N; Câu 5: hút; 10 N; Câu 6: 3; Câu 7: 1,23.1036 lần; Câu 8: tăng 4 lần; Câu 9: 64 N; Câu 10: 300 m; Câu 11: 6 (cm); Câu 12: 1,6 (cm); Câu 13: 2,67.10-9 (C); Câu 14: 0,3 mC; Câu 15: cùng dấu, độ lớn 4,025.10-3 (μC); Câu 16: α = 45o; Câu 17: 140; Câu 18: 4 lần; Câu 19: − 2.10−9 C và − 6.10−9 C; Câu 20: cách q1 40cm, cách q3 20cm; Câu 21: tại điểm D cách A một đoạn x/3, cách B 2x/3; Câu 22: 0,0036N; Câu 23: 3,375.10-4N; Câu 24: d/3; Câu 25: q2 > 0, q3 < 0; Câu 26: 17,28 (N); Câu 27: 9,2.10-8 N; Câu 28: ± 8,6 C; Câu 29: a/2 và │q│ = 4e; Câu 30: Q = q/√3; Q đặt tại trọng tâm; Câu 31: q1 = 5.10-6 C và q2 = - 10-6 C; Câu 32: 2,5.10-3 N; Câu 33: 2.10-3 N; Câu 34: 1,8 N; Câu 35: a) 80; b) q1 = 6,16.10-9 C và q2 = 12,32.10-9 C; Câu 36: 11,77 hoặc 0,085; Câu 37: a) q0 xen giữa và nằm gần q2; b) BC ≈ 0,414a và c) q = -2,91 q0; Câu 38: ≈ 3,15 cm.