Giáo án Vật lý lớp 11 - Trường THPT Tăng Bạt Hổ - Tiết 7: Bài tập về lực culông và điện trường

Ngày soạn: 28/08/2008
Tiết 7: BÀI TẬP VỀ LỰC CULÔNG VÀ ĐIỆN TRƯỜNG
I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU:
 1) Kiến thức:Vận dụng được:
 - Công thức xác định lực Cu Lông , công thức xác định điện trường, của một điện tích điểm.
 - Nguyên lí chồng chất điện trường.
 - Công thức liên hệ giữa công của lực điện trường và hiệu điện thế và hiệu điện thế và công thức liên hệ giữ cường độ điện trường và hiệu điện thế.
 2) Kỹ năng: Rèn luyện kỹ năng phân tích tổng hợp khi giải bài toán đện.
 3) Thái độ: Giải thích được các hiện tượng điện như cân bằng điện, lệch quỹ đạo của chuyển động-> yêu thích bộ môn vật lí.
II CHUẨN BỊ CỦA THẦY VÀ TRÒ
 1) Chuẩn bị của thầy.Giáo án , SKG , SBT.
 2) Chuẩn bị của trò. Ôn lại kiến thức về lực Cu –Lông và điện trường.
III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC
Ổn định tổ chức: kiểm tra sĩ số.
Kiểm ta bài cũ ( 5 ph)
 - Phát biểu và viết biểu thức định luật Cu - lông
 - Viết công thức liên hệ giữa công của lực điện trường và hiệu điện thế và công thức liên hệ giữ cường độ điện trường và hiệu điện thế.Nêu rõ tên, Đơn vị của từng đại lượng trong công thức.
Đặt vấn đề vào bài mới.
 HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC.
TL
(ph)
Hoạt động của học sinh
Hoạt động của giáo viên
Nội dung
13
HĐ1: Tìm hiểu bài tập về lực cu lông
HS: Đọc đề thảo luận và tìm hiểu đề bài toán.
-Xác định vị trí đặt q0 dựa vào giả thiết bài toán.
-Biểu diễn các lực tác dụng lên q0 trong hai trường hợp q0>0 và 
q0 < 0.
-Vận dụng biểu thức định luật cu lông và điều kiện cân bằng lực để tìm x.
+ Nếu q0 <0.
F1=, F2=
+ Nếu q0>0
F1=, F2=.
Vì q0 cân bằng nên
F1 =F2 
q1(a- x)2 =q2 .x2.
2.10-9(10–x)2=0,018.10-6x2 
HS:Giả pt và loại nghiệm âm
HS:. Không phụ thuộc vào dấu và độ lớn của q0 .
HS: Không như nhau.
GV: Đọc đề và tóm tắt bài toán.
GV:Vẽ hai điện tích lên bảng.
GV: Gợi ý
-q0 nằm cân bằng trên đường thẳng nối hai điện tích.
-Áp dụng biểu thức định luật Cu- lông.
GV:Yêu cầu học sinh giải phương trình (1) để tìm nghiệm của phương trình.
H: Kết quả tìm được ở câu a có phụ thuộc vào dấu và độ lớn của q0 không?
H: Nhận xét tính cất cân bằng trong hai trường hợp.
Bài 1:Cho hai điện tích dương q1 = 2nC và q2 = 0,018C đặt cố định trong không khí và cách nhau 10cm.Đặt thêm một điện tích q0 thứ ba tại một điểm trên đường thẳng nối hai điện tích q1 và q2 sao cho q0 nằm cân bằng.Hãy tìm:
a)Vị trí đặt q0.
 b) Dấu và độ lớn của q0.
 Bài Giải:
a)Để q0 cân băng thì q0 nằn trong khoảng cách q1, q2 .
_
a
x
Hình 1
a
x
 Hình 2
+ Nếu q0 <0.(hình 1)
F1=, F2=
+ Nếu q0>0( Hình 2)
F1=, F2=.
Vì q0 cân bằng nên
F1 =F2 
q1(a- x)2 =q2 .x2.
2.10-9(10–x)2=0,018.10-6x2 (1)
x =2,5.10-2m = 2,5cm.
Vậy q0 nằm trong q1 ,q2 và cách q1 một khoảng x= 2,5 cm.
b)Từ câu a ta thấy dấu và đọ lớn của q0 tùy ý thì đều thỏa mãn điều kiện bài toán.
12 
HĐ2: Tìm hiểu bài toán áp dụng nguyên lí chồng chất điệntrường.
HS:Đọc đề , thảo luận và tìm hiểu đề bài toán.
HS:Tại M có các vec tơ cường độ điện trường, do q1 và q2 gây ra.
HS: Vì = q1 và M cách đều q1 ,q2 nên E1= E2.
HS:Lên bảng vẽ các véc tơ
, .
HS; Áp dụng nguyên li chồng chất điện trường=+ .
HS:Biểu điễn lên hình vẽ , sử dụng phương pháp hình học để tìm phương và độ lớn của .
GV: Đọc đề và tóm tắc đề bài toán lên bảng.
H: Tại M có điện trường do các điện tích nào gây ra? 
GV:Nhận xét độ lớn của, .
GV:Hãy vẽ các véc tơ cường độ đện trường tại M.
H: cường độ điện trường tổng hợp tại M được xác định theo nguyên lí nào?
GV:Biểu điễn lên hình vẽ từ dó xác định phương chiều và độ lớn của.
GV: Gợi ý:
+ Tam giác M q1 q2
Là tam giác cân.
+Tư giác M E E1E2
Là hình bình hành.
* Chú ý:
- Góc ngoài tam giác bằng tỏng hai góc trong khong kề nó.
- Đường chéo hbh là đường phân giác.
Bài 2:Có hai điện tích điểm q1=0,5nC và q2 =-0,5nC đặt cách nhau một đoạn a = 6cm trong không khí.Hãy xác định cường độ điện trường tại điểm M cách đều hai điện tích q1 ,q2 và cách đường thẳng nối q1 ,q2 một đoạn l= 4cm.
 Bài giải
- Tại M có các vec tơ cường độ điện trường, do q1 và q2 gây ra.
+, có phương chiều như hình vẽ.
+Độ lớn.E1= E2=9.109
= 9.109(1)
+
q1
-
q2
M
a
- Ta có =+ (2)
Từ (1)và(2) có :
+ Phương // a, chiều như hình vẽ.
+ độ lớn: E = 2E1cos 
Với cos=
Do đó E =8.9.109
=8.9.109
=2160V/m
13
HĐ3: Tìm hiểu bài toán chuyển động của hạt mang điện trong điện trường
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
0
M
1,6cm
10cm
2cm
10cm
14cm
(1)
(2)
HS:Đọc đề bài toán,kết hợp với quan sát hình vẽ để tìm hiểu đề bài toán.
HS: Thảo luận và tìm lời giải cho bài toán.
- Xác định chiều đường sức, từ đó xác định chiều của véc tơ điện trường đều .
-Xác định các lực tác dụng vào hạt bụi.
+ trọng lực có phương thẳng đứng, chiều hướng xuông. Độ lớn p = mg.
+ Lực điện trường = qhướng dọc theo đường sức về phía tấm (+) (vì q<0). Độ lớn Fđ = E =.
-Hợp lực tác dụng 
=+ có phương thẳng đứng.
Vì có phương thẳng đứng và phương ngang do đó hại bụi có quỹ đạo là một parabol.
HS: a = = (1)
HS: Ta có: y = 
(2).
HS: Từ (2) và (1) ta có.
 = 
U =
U = 50V
HS: AOM = q.UOM.
GV: Vẽ hình và tóm tắt đề bài toán lên bảng.
.
H:Hãy xác định các lực tác dụng vào hạt bụi từ đó cho biết quỹ đạo của hạt bụi là đường gì?
* Chú ý ( ban đầu) phương ngang.
GV:vẽ hệ trục vọa độ và quỹ dạo của hạt bụi lên hình vê,
-Hãy xác định gia tốc của hạt bụi theo phương oy.
-Tìm gia tốc của hạt bụi theo x, y và v.
GV: Yêu cầu học sinh tìm U dựa vào phương trình (1) và
(2).
GV: AOM =?
GV: Hướng dẫn học sinh tìm UOM từ đó tìm AOM.
Bài 3:Có hai tấm kim loại (1) và (2), rộng nằm ngang song song với nhau và cách nhau d = 10cm.Tấm (1) mang điện (+)tấm(2) mang điện(-),điện tích trên hai tấm có độ lớn bằng nhau. Bên trong hai tấm kim loại có một hạt bụi có khối lương m = 2.10-9g mang điện tích q = -0,06pC bị vướng vào điểm O.O cách tấm kim loại (2) 1,6cm và cách mép trái hai tấm kim loại10 cm. Lúc t = 0 ta truyền cho hạt bụi một vận tốc v =25 cm/s theo phương ngang.Sau đó ít lâu hạt bụi đi đếnM,M cách tấm kim loại(1) 2cm và cách mép trái hai tấm kim loại 14cm.
a) Hỏi hiệu điện thế giữa hai tấm kim loại bằng bao nhiêu?
b)Tính công của lực điện trong di chuyển nói trên của hạt bụi.
Coi rằng quỹ đạo của hạt bụi nằm trong mặt phẳng hình vẽ.Đện trường bên trong hai tấm kim loại là điện trường đều
 Bài giải
-
x
+
+
+
+
-
-
-
-
0
y 
M
+
a)Hợp lực tác dụng vào hạt bụi.
F =Fđ- P = .
Gia tốc của hạt bụi theo phương oy.
 a = = (1)
- Quỹ đạo của hạt bụi là một 
parabol :y = 
(2).
Từ (2) và (1) ta có.
 = 
U =
gVới q = -0,06pC =-0,06.10-6C
v = 25 cm/s =25.10-2m/s.
m = 2.10-9g =2.10-12 kg
d = 10cm = 0,1m.g= 9,8m/s2
y = 6,4.10-2m,x = 4.10-2m.
Thay số vào ta được. U = 50V.
b)Vì điện trường bên trong hai tấm kim loại là đều nên ta có.
UOM = -32V.
Vậy công của lực điện trường khi hạt bụi dịnh chuyển từ 
O ->M là:
AOM = q.UOM=-0,06.10-6.(-32)=
= 1,92.10-12J
4.Củng cố:Nhắc lại các phương pháp giả bài toán điện.
5. Dặn dò. Về xem lại các bài tạp đã giả và xem trước bài 6.
IV. RÚT KINH NGHIỆM :