Giáo án giảng dạy môn Vật lý 11 - Chủ đề 3: Công của lực điện trường, điện áp

CHƯƠNG I – ĐIỆN TRƯỜNG
Khối 11 nâng cao
Năm học 2009 - 2010
(Thầy NGUYỄN VĂN DÂN biên soạn)
============
Chủ đề 3. Công của lực điện trường. Điện áp
1) Công lực điện trường
 Một điện tích q chịu lực tác dụng của điện trường E là Fq thì công lực điện trường khi q di chuyển từ M đến N là: 	 
 Với M’N’ là hình chiếu của MN trên hướng điện trường.
2) Điện áp: 
3) Liên hệ giữa cường độ điện trường và điện áp
	 với d = M’N’
Câu 1. Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích 1μC dọc theo chiều một đường sức trong một điện trường đều 1000 V/m trên quãng đường dài 1 m là?
Câu 2. Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích - 2μC ngược chiều một đường sức trong một điện trường đều 1000 V/m trên quãng đường dài 1 m là?
Câu 3. Cho điện tích dịch chuyển giữa 2 điểm cố định trong một điện trường đều với cường độ 150 V/m thì công của lực điện trường là 60 mJ. Nếu cường độ điện trường là 200 V/m thì công của lực điện trường dịch chuyển điện tích giữa hai điểm đó là?
Câu 4. Cho điện tích q = + 10-8 C dịch chuyển giữa 2 điểm cố định trong một điện trường đều thì công của lực điện trường là 60 mJ. Nếu một điện điện tích q’ = + 4.10-9 C dịch chuyển giữa hai điểm đó thì công của lực điện trường khi đó là?
Câu 5. Công của lực điện trường dịch chuyển quãng đường 1 m một điện tích 10 μC vuông góc với các đường sức điện trong một điện trường đều cường độ 106 V/m là?
Câu 6. Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích 10 mC song song với các đường sức trong một điện trường đều với quãng đường 10 cm là 1 J. Độ lớn cường độ điện trường đó là?
Câu 7. Khi điện tích dịch chuyển trong điện trường đều theo chiều đường sức thì nó nhận được một công 10 J. Khi dịch chuyển tạo với chiều đường sức 600 trên cùng độ dài quãng đường thì nó nhận được một công là? 
Câu 8. Hai tấm kim loại song song, cách nhau 2 (cm) và được nhiễm điện trái dấu nhau. Muốn làm cho điện tích q = 5.10-10 (C) di chuyển từ tấm này đến tấm kia cần tốn một công A = 2.10-9 (J). Coi điện trường bên trong khoảng giữa hai tấm kim loại là điện trường đều và có các đường sức điện ⊥ với các tấm. Cường độ điện trường bên trong tấm kim loại đó là?
Câu 9. Thế năng của một electron tại điểm M trong điện trường của một điện tích điểm là -32.10-19 J. Điện tích của electron là – 1,6.10-19 C. Điện thế tại điểm M bằng bao nhiêu? 
Câu 10. Công của lực điện trường làm di chuyển một điện tích giữa hai điểm có hiệu điện thế U = 2000 (V) là A = 1 (J). Độ lớn của điện tích đó là?
Câu 11. Một điện tích q = 1 (μC) di chuyển từ điểm A đến điểm B trong điện trường, nó thu được một năng lượng W = 0,2 (mJ). Điện áp giữa hai điểm A, B là?
Câu 12. Điện áp giữa hai điểm M và N là UMN = 1 (V). Công của điện trường làm dịch chuyển điện tích q = - 1 (μC) từ M đến N là?
Câu 13. Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích - 2 μC từ A đến B là 4 mJ. Điện áp giữa hai điểm A, B là?
Câu 14. Trong vật lí, người ta hay dùng đơn vị êlectron – Vôn (kí hiệu là eV) Êlectron là năng lượng mà một êlectron thu được khi nó đi qua đoạn đường có điện áp hai đầu là U = 1V. Một eV bằng bao nhiêu Jouls?
Câu 15. Vận tốc của êlectron có động năng là 0,1 MeV là?
H1
Câu 16. Hai điểm A, B nằm trong mặt phẳng chứa các đường sức của một điện trường đều (hình H.1) AB=10cm, E=100V/m. Nếu vậy, điện áp giữa hai điểm A, B bằng? 
Câu 17. Hai điểm trên một đường sức trong một điện trường đều cách nhau 2m. Độ lớn cường độ điện trường là 1000 V/m. Điện áp giữa hai điểm đó là?
Câu 18. Giữa hai bản kim loại phẳng song song cách nhau 4 cm có một điện áp không đổi 200 V. Cường độ điện trường ở khoảng giữa hai bản kim loại là?
Câu 19. Giữa hai tấm kim loại đặt nằm ngang trong chân không có một hạt bụi tích điện âm nằm yên. Hai tấm kim loại cách nhau 4,2 mm và điện áp giữa tấm trên so với tấm dưới là 1000V. Khối lượng của hạt bụi là 10−8 g. Cho g = 10 m/s2. Hỏi hạt bụi thừa bao nhiêu electron ?
 d1
 d1
A
B
C
H.2
Câu 20. Một quả cầu nhỏ khối lượng 3,06.10-15 (kg), mang điện tích 4,8.10-18 (C), nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại song song nằm ngang nhiễm điện trái dấu (bản dưới mang điện dương), cách nhau một khoảng 2 (cm). Lấy g = 10 (m/s2). Điện áp đặt vào hai tấm kim loại đó là?
Câu 21. Cho ba bản kim loại phẳng A, B,C song song như hình H.2. Khoảng cách giữa các bản lần lượt là: d1=5cm , d2=8cm. Các bản được tích điện và điện trường giữa các bản là đều, có chiều như hình vẽ, với độ lớn lần lượt là : E1= 4.104V/m và E2= 5.104V/m. Chọn gốc điện thế tại bản A. Điện thế tại bản B và bản C là?
Câu 22. Một êlectron chuyển động dọc theo đường sức của một điện trường đều. Cường độ điện trường E = 100 (V/m). Vận tốc ban đầu của êlectron bằng 300 (km/s). Khối lượng của êlectron là m = 9,1.10-31 (kg). Từ lúc ban đầu chuyển động đến lúc vận tốc của êlectron bằng không thì êlectron chuyển động được quãng đường là?
Câu 23: Electron chuyển động quanh nhân nguyên tử hidro theo quỹ đạo tròn bàn kính R = 5.10-9 m. Tìm điện thế tại một điểm trên quỹ đạo của electron và công của lực điện trường khi electron chuyển động quanh hạt nhân? 
Câu 24: Tụ phẳng có các bản nằm ngang với d = 1 cm và U = 1000 V. Một giọt thủy ngân mang điện tích q nằm cân bằng ngay giũa hai bản thì đột nhiên U giảm bớt 4 V. Hỏi sau bao lâu giọt thủy ngân rơi chạm bản dưới?
Câu 25: Sau khi tăng tốc bởi điện áp U0 = 100 V, một electron bay vào chính giũa hai bản tụ phẳng theo phương // hai bản. Hai bản dài l = 10 cm, cách nhau d = 1 cm. Tìm điện áp giữa hai bản để electron không ra được khỏi tụ?
Câu 26. Giữa hai bản kim loại phẳng song song có hiệu điện thế 33,2V. Hạt nhân của nguyên tử Hêli có khối lượng 6,64.10 – 27 kg chuyển động không vận tốc ban đầu từ bản mang điện dương. Vận tốc của nó khi tới bản âm là?
Câu 27. Một electron chuyển động với vận tốc ban đầu 106m/s dọc theo một đường sức của một điện trường đều được một quãng đường 1cm dừng lại. Cường độ điện trường đó sẽ là?
Câu 28. Giữa hai bản kim loại phẳng song song có hiệu điện thế nhỏ nhất là bao nhiêu để một êlectron có vận tốc ban đầu 2.10 6m/s từ bản mang điện dương không tới được bản âm?
Câu 29. Giữa hai bản kim loại phẳng song song cách nhau 1cm có hiệu điện thế 4,55V. Chiều dài mỗi bản là 1cm. Một êlectron đi vào giữa 2 bản theo phương song song với 2 bản, với vận tốc 106m/s. Tính độ lệch khỏi phương ban đầu khi nó vừa đi ra khỏi 2 bản kim loại?
Câu 30. Giữa hai bản kim loại phẳng song song cách nhau 2cm, được tích điện trái dấu nhau. Chiều dài mỗi bản là 5cm. Một proton đi vào khoảng giữa 2 bản theo phương song song với 2 bản, với vận tốc 2.104 m/s. Để cho proton đó không ra khỏi 2 bản thì hiệu điện thế nhỏ nhất giữa 2 bản là?
Câu 31: Mét ®iÖn tÝch q1 = + 4.10-8 Cdi chuyÓn trong mét ®iÖn tr­êng ®Òu cã c­êng ®é E = 100 V/m theo mét ®­êng gÊp khóc ABC. §o¹n Ab dµi 20 cm cã ®é dêi lµm víi ph­¬ng ®­êng søc ®iÖn mét gãc 300. §o¹n BC dµi 40 cm vµ vÐct¬ ®é dêi lµm víi ®­êng søc ®iÖn mét gãc lµ 1200. TÝnh c«ng cña lùc ®iÖn?
Hai b¶n kim lo¹i ph¼ng ®Æt song song, c¸h nhau d = 4 cm, ®­îc nèi víi nguån ®iÖn kh«ng ®æi cã hiÖu ®iÖn thÕ U = 910 V. H¹t e cã vËn tèc ban ®Çu v0 = 8.107 m/s bay vµo kho¶ng kh«ng gian gi÷a hai b¶n qua lç nhá O ë b¶n d­¬ng, theo ph­¬ng hîp víi b¶n d­¬ng gãc α = 600. Trả lời hai câu 32 và 33:
Câu 32: T×m quü ®¹o cña e ®ã.
Câu 33: T×m kho¶ng c¸ch h gÇn b¶n ©m nhÊt mµ e ®· ®¹t tíi. Bá qua t¸c dông cña trong lùc. 
ĐÁP SỐ: 
Câu 1: 1 mJ; Câu 2: 2 mJ: Câu 3: 80 mJ; Câu 4: 24 mJ; Câu 5: 0 J; Câu 6: 10000 V/m; Câu 7: 5 J; Câu 8: 200 (V/m); Câu 9: +20V; Câu 10: 5.10-4 (C); Câu 11: 200 (V); Câu 12: - 1 (μJ); Câu 13: – 2000 V; Câu 14: -1,6.10-19J; Câu 15: 1,88.108 m/s; Câu 16: 5V; Câu 17: 2000 V; Câu 18: 5000 V/m; Câu 19: 2625 electron; Câu 20: 127,5 (V); Câu 21: – 2.103V; 2.103V; Câu 22: 2,6 mm; Câu 23: 28,8 V và 0; Câu 24: 0,5 s; Câu 25: U ≥ 2 V. Câu 26: 5,66.10 4m/s.; Câu 27: 284V/m; Câu 28: 11,375V; Câu 29: 4mm; Câu 30: 1,336V; Câu 31: - 10,73. 10-8 J; Câu 32: Parabol y = √3 x – 1,25 x2; Câu 33: 3,4 cm.