Bài tập ôn tập Vật Lí 11 Kết nối tri thức Chương 3 có đáp án

Chọn B

(I) Đúng

(II) Sai. à độ lớn tỉ lệ thuận với tích giá trị của hai điện tích điểm.

(III) Sai. à độ lớn tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Chọn B

Hình 1 và hình 4 không chính xác. Tương tác giữa hai điện tích trái dấu là hút nhau.

Chọn C

Thanh nhựa sau khi bị cọ xát, nhiễm điện dương (hoặc âm)

A bị hút nghĩa là

(1) A mang điện âm (hoặc dương)

(2) A trung hòa và bị hút do hưởng ứng

B bị hút nghĩa là

(3) B mang điện âm (hoặc dương)

(4) B trung hòa và bị hút do hưởng ứng

(2) và (4) tương đương đáp án A. (1)&(3) tương đương đáp án B. (1)&(4) hoặc (2)&(3) tương đương đáp án D. Đáp án C không thể đúng.

Chọn D

Mặc dù hai quả cầu được tích điện có độ lớn khác nhau nhưng lực tương tác giữa chúng là như nhau. Do đó làm cho hai quả cầu lệch với những góc bằng nhau.

Chọn C

Trước khi tiếp xúc, hai quả cầu hút nhau nên ${q_1} = {q_2}$

Sau khi tiếp xúc: ${q'_1} = {q'_2} = \frac{{{q_1} + {q_2}}}{2} = {q_1}$

Chọn B

Hai điện tích điểm trái dấu nên lực tương tác giữa chúng là lực hút.

$F=k\frac{{q}^{2}}{{\mathrm{εr}}^{2}}={9.10}^{9}.\frac{{({10}^{-4}/4)}^{2}}{{2.1}^{2}}=2{,}8125\text{N}$

Chọn A

Thay đổi điện môi không làm thay đổi điện tích của hai điện tích điểm

Độ lớn lực hút $F' = \frac{F}{\varepsilon } = \frac{{21}}{{2{,}1}} = 10{\rm{ N}}$

Chọn A

$\frac{{F}^{'}}{F}=\frac{{r}^{2}}{{{r}^{'}}^{2}}={(\frac{r}{4\text{r}})}^{2}\Rightarrow {F}^{'}={(\frac{1}{4})}^{2}F={(\frac{1}{4})}^{2}.8=0{,}5\text{​ N}$

Chọn A

Nếu đặt chúng trong dầu thì lực tương tác bị giảm đi 2,25 lần nên $\varepsilon = 2{,}25$.

Để lực tương tác vẫn bằng ${F_0}$ thì

${F}_{0}=k\frac{|{q}_{1}{q}_{2}|}{{r}^{2}}=k\frac{|{q}_{1}{q}_{2}|}{ε{(r-x)}^{2}}\Rightarrow \frac{1}{{30}^{2}}=\frac{1}{2{,}25{(30-x)}^{2}}\Rightarrow x=10\text{cm}$

Chọn A

$\mathrm{tanα}=\frac{{F}_{d}}{P}=\frac{k\frac{{q}^{2}}{{r}^{2}}}{\mathrm{mg}}=\frac{{9.10}^{9}.{(\frac{{5.10}^{-7}}{0{,}6})}^{2}}{0{,}0025.10}=0{,}25\Rightarrow α\approx {14}^{^{\circ}}$

Chọn B

Q<0 nên những đường thẳng có chiều đi vào điện tích Q.

Chọn C

$\left| q \right| = \frac{F}{E} = \frac{{{{2.10}^{ - 4}}}}{{0{,}16}} = 1,{25.10^{ - 3}}(C)$

Chọn C

$E=k\frac{|Q|}{ε{r}^{2}}=\frac{{9.10}^{9}.|{5.10}^{-9}|}{1.0,{1}^{2}}=4500(V/m)$

Chọn D

${E}_{1}=k\frac{|{q}_{1}|}{ε{r}_{1}^{2}}=\frac{{9.10}^{9}.|{5.10}^{-9}|}{1.0,{05}^{2}}={18.10}^{3}(V/m)$

${E}_{2}=k\frac{|{q}_{2}|}{ε{r}_{2}^{2}}=\frac{{9.10}^{9}.|-{5.10}^{-9}|}{1.0,{15}^{2}}={2.10}^{3}(V/m)$

Áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường:

${\overrightarrow{E}}_{1}↑↓{\overrightarrow{E}}_{2}\Leftrightarrow E=|{E}_{1}-{E}_{2}|=|{18.10}^{3}-{2.10}^{3}|={16.10}^{3}(V/m)$

Chọn A

Trong điện trường đều công thức liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế là :

U = Ed

Chọn B

Cường độ điện trường trong màng tế bào:

Chọn A

Chọn D

$A = q.E.d$ Û $E = \frac{A}{{q.d}} = \frac{1}{{{{10.10}^{ - 3}}.0{,}01}} = 10000\,\,{\rm{V/m}}.$

Chọn A

Thế năng điện của điện tích q tại A:

${A_{AB}} = {W_A} - {W_B}$ Û ${W_A} = {A_{AB}} + {W_B} = 2{,}5 + 3{,}75 = 6{,}25$ J.

Chọn C

Công của lực điện trường tác dụng lên điện tích q = 10 nC khi di chuyển từ điểm A đến điểm B:

${A}_{AB}=q.E.{d}_{AB}=q.E.\overline{HB}={10.10}^{-9}.300.\frac{-0{,}1}{2}=-1,{5.10}^{-7}$

Với $HB = \frac{{BC}}{2}$. Do $\overrightarrow {HB}$ ngược hướng với $\vec E$ nên $\overline {HB} < 0$.

Chọn C

Hai quả cầu kim loại, không nhiễm điện, đặt gần nhau trong không khí là một tụ điện.

Chọn D

Điện dung của một tụ xác định có giá trị không đổi không phụ thuộc vào hiệu điện thế và điện tích của tụ.

Chọn C

Ta có ${\rm{C = }}\frac{{{\rm{\varepsilon S}}}}{{{\rm{k4\pi d}}}}$

Khi tăng khoảng cách giữa hai bản thì điện dung sẽ giảm đi.

Chọn B

$E = \frac{U}{d} = \frac{{0{,}07}}{{{{8.10}^{ - 9}}}} = 8,{75.10^6}{\rm{ V/m}}{\rm{.}}$

Chọn D

Điện dung của tụ phẳng là: ${\rm{C = }}\frac{{{\rm{\varepsilon S}}}}{{{\rm{4\pi kd}}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{\varepsilon \pi }}{{\rm{R}}^{\rm{2}}}}}{{{\rm{4\pi kd}}}} \Rightarrow {\rm{C}} = \frac{{1.0,{1^2}}}{{{{4.9.10}^9}.0{,}01}} = \frac{1}{{36}}{.10^{ - 9}}\;{\rm{F}}.$

Điện tích của tụ là ${\rm{Q = CU}} = \frac{1}{{36}}{.10^{ - 9}}.108 = {3.10^{ - 9}}\;{\rm{C}}{\rm{.}}$

Chọn B

C = 2 µF = 2.10$^{-6}$ F, U = 12 V

Năng lượng điện trường dự trữ trong tụ điện là${\rm{W}} = \frac{1}{2}C{U^2} = \frac{1}{2}{.2.10^{ - 6}}{.12^2}$ = 1,44.10$^{-4}$J.

Chọn C

$\left[ {{C_3}{\rm{ }}nt{\rm{ }}\left( {{C_1}{\rm{//}}{{\rm{C}}_2}} \right)} \right]$

${C_b} = \frac{{{C_3}{C_{12}}}}{{{C_3} + {C_{12}}}} = \frac{{20.5}}{{20 + 5}} = 4\mu C$

$Q = {C_b}U = 4.30 = 120nC$

b. Để ${q_3}$nằm cân bằng thì $\overrightarrow {{F_3}} = \overrightarrow {{F_{13}}} + \overrightarrow {{F_{23}}} = \vec 0 \Rightarrow \overrightarrow {{F_{13}}} = - \overrightarrow {{F_{23}}} \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow {{F_{13}}} \uparrow \downarrow \overrightarrow {{F_{23}}} \\{F_{13}} = {F_{23}}\end{array} \right.$

$\overrightarrow {{F_{13}}} \uparrow \downarrow \overrightarrow {{F_{23}}} \Rightarrow$ ${q_3}$nằm trong đoạn AB (C nằm trong đoạn thẳng AB).

c. ${F_{13}} = {F_{23}} \Rightarrow k\frac{{\left| {{q_1}{q_3}} \right|}}{{{\rm{A}}{{\rm{C}}^2}}} = k\frac{{\left| {{q_2}{q_3}} \right|}}{{{\rm{B}}{{\rm{C}}^2}}} \Rightarrow \frac{{{\rm{AC}}}}{{{\rm{BC}}}} = \sqrt {\frac{{\left| {{q_1}} \right|}}{{\left| {{q_2}} \right|}}} = \sqrt {\frac{6}{{54}}} = \frac{1}{3}$ mà ${\rm{AC}} + {\rm{BC}} = 6{\rm{ cm}}$

$\Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{\rm{AC}} = 1{,}5{\rm{ cm}}\\{\rm{BC}} = 4{,}5{\rm{ cm}}\end{array} \right.$

d. Do ${q_1}{q_2} > 0$ nên ${q_1}$ sẽ tác dụng lực đẩy lên ${q_2}$. Để ${q_2}$ cân bằng thì ${q_3}$cần tác dụng lực hút lên ${q_2}$. Tương tự với ${q_1}$. Suy ra ${q_3} < 0$.

Điện tích điểm ${q_2}$ cân bằng thì

${F_{12}} = {F_{32}} \Rightarrow k\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{{\rm{A}}{{\rm{B}}^2}}} = k\frac{{\left| {{q_3}{q_2}} \right|}}{{{\rm{C}}{{\rm{B}}^2}}} \Rightarrow \left| {{q_3}} \right| = \left| {{q_1}} \right|\frac{{{\rm{C}}{{\rm{B}}^2}}}{{{\rm{A}}{{\rm{B}}^2}}} = 6.\frac{{4,{5^2}}}{{{6^2}}} = 3{,}375{\rm{ \mu C}}$

$\Rightarrow {q_3} = - 3{,}375{\rm{ \mu C}}$

a. Cường độ điện trường tại điểm M cách Q 2 cm là 7,5.10$^{-6}$ V/m

$E = \frac{{k\left| Q \right|}}{{\varepsilon {r^2}}} = \frac{{{{9.10}^9}\left| {{{10}^{ - 6}}} \right|}}{{3.{{(0{,}02)}^2}}} = {75.10^5}(V/m)$

b. Lực điện tác dụng lên điện tích Q là 7,5 (N)

$F = \left| q \right|E = {10^{ - 6}}.7,{5.10^{ - 6}} = 7{,}5(N)$

c. Cường độ điện trường tại M cách Q 2 cm nếu đặt Q trong không khí là 225.10$^{5}$ (V/m).$E = \frac{{k\left| Q \right|}}{{\varepsilon {r^2}}} = \frac{{{{9.10}^9}\left| {{{10}^{ - 6}}} \right|}}{{1.{{(0{,}02)}^2}}} = {225.10^5}(V/m)$

d. Cường độ điện trường tại N cách Q 4 cm là 5.10$^{5}$ V/m.

${E_N} = \frac{{k\left| Q \right|}}{{\varepsilon {r^2}}} = \frac{{{{9.10}^9}\left| {{{10}^{ - 6}}} \right|}}{{3.{{(0{,}04)}^2}}} = {1875.10^3}(V/m)$

Hướng dẫn giải

a. Lúc chưa nhúng vào chất điện môi: 10$^{-7}$ C

b. Tụ phẳng không khí: $C = \frac{S}{{{{9.10}^9}.4\pi d}} = {400.10^{ - 12}}\,\left( F \right)$

Nhúng tụ điện vào chất điện môi: ${C_1} = \frac{{\varepsilon .S}}{{{{9.10}^9}.4\pi .d}} = 2.C = 800\,\,pF$

***c.* **${U_1} = \frac{{{{\rm{Q}}_1}}}{{{{\rm{C}}_1}}}{\rm{ = }}\frac{{\rm{Q}}}{{{{\rm{C}}_1}}}{\rm{ = 125}}\,\left( {\rm{V}} \right)$

***d.* **$Q = {Q_1} =$ 10$^{-7}$ C

a. Khi K đóng mạch gồm $[{C_1}nt\left( {{C_3}{\rm{//}}{{\rm{C}}_4}} \right)]{\rm{//}}{{\rm{C}}_2}$

${C_{134}} = \frac{{{C_1}\left( {{C_3} + {C_4}} \right)}}{{{C_1} + {C_3} + {C_4}}} = 2\,\,\mu F\,\, = > \,\,{C_b} = {C_{134}} + {C_2} = 5\,\,\mu F\,$

b. Khi K đóng mạch gồm $[{C_1}nt\left( {{C_3}{\rm{//}}{{\rm{C}}_4}} \right)]{\rm{//}}{{\rm{C}}_2}$

c. Khi K mở, mạch gồm $[{C_1}{\rm{//}}\left( {{C_2}{\rm{nt}}{{\rm{C}}_3}} \right)]{\rm{nt}}{{\rm{C}}_4}$

d. Điện dung của bộ tụ khi K mở:${C_b} = \frac{{\left[ {{C_1} + \left( {\frac{{{C_2}{C_3}}}{{{C_2} + {C_3}}}} \right)} \right]{C_4}}}{{{C_1} + \left( {\frac{{{C_2}{C_3}}}{{{C_2} + {C_3}}}} \right) + {C_4}}} = 1{,}8\,\,\mu F\,\,$

${E_1} = \frac{{k\left| q \right|}}{{\varepsilon {{(r)}^2}}} = \frac{{{{9.10}^9}\left| { - {{6.10}^{ - 9}}} \right|}}{{1.{{(0{,}2)}^2}}} = 1350(V/m)$

${E_2} = \frac{{k\left| {{q_2}} \right|}}{{\varepsilon {{(r)}^2}}} = \frac{{{{9.10}^9}\left| {{{6.10}^{ - 9}}} \right|}}{{1.{{(0{,}6)}^2}}} = 150(V/m)$

Áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường:

${\overrightarrow E _1} \uparrow \downarrow {\overrightarrow E _2} \Leftrightarrow {E_M} = \left| {{E_1} - {E_2}} \right| = \left| {1350 - 150} \right| = 1200(V/m)$

${E_1} = {E_2} = \frac{{k\left| q \right|}}{{\varepsilon {{(r)}^2}}} = \frac{{{{9.10}^9}\left| { - {{6.10}^{ - 9}}} \right|}}{{1.{{(0{,}2)}^2}}} = 1350(V/m)$

Áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường:

${\overrightarrow E _1} \uparrow \uparrow {\overrightarrow E _2} \Leftrightarrow {E_N} = {E_1} + {E_2} = 1350 + 1350 = 2700(V/m)$

Điện dung của tụ là: $W = \frac{1}{2}C{U^2}\,\, \Rightarrow C = \frac{{2W}}{{{U^2}}} = {2.10^{ - 4}}(F)$

Nếu muốn W = 22,5.10$^{-3}$ J thì: $U = \sqrt {\frac{{2W}}{C}} = \sqrt {\frac{{2.22,{{5.10}^{ - 3}}}}{{{{2.10}^{ - 4}}}}} = 15(V)$