Bài tập Thế năng của điện tích trong điện trường lớp 11 (có lời giải)

Đáp án đúng là B

Thế năng ${W_t} = qEh$

Đáp án đúng là D

Thế năng điện của một điện tích $q$ đặt tại điểm $M$ trong một điện trường bất kì không phụ thuộc vào khối lượng của điện tích q.

Đáp án đúng là C

Động năng hạt bụi khi va chạm với bản âm bằng công của lực điện tác dụng lên điện tích khi nó di chuyển từ vị trí ban đầu đến bản âm

${W_d} = A = qEd' = qE\frac{d}{2} = q\frac{U}{2} = 3,{2.10^{ - 19}}.\frac{{100}}{2} = 1{,}6 \cdot {10^{ - 17}}{\rm{\;J}}$

Đáp án: a) đúng; b) đúng; c) sai; d) đúng.

Giải thích:

a) Thế năng của điện tích trong điện trường được xác định bởi $W = qV$.

Do đó ${W_A} = 2 \cdot {10^{ - 6}} \cdot 500 = 1{,}0 \cdot {10^{ - 3}}J$. Đúng.

b) Với $q$ không đổi, $W = qV$ nên $W$ tỉ lệ thuận với $V$. Đúng.

c) Nếu $q' = - 2 \cdot {10^{ - 6}}C$ thì ${W'_A} = - 1{,}0 \cdot {10^{ - 3}}J$. Sai.

d) Từ $W = qV$, thế năng phụ thuộc vào độ lớn, dấu của điện tích và điện thế tại vị trí đặt điện tích. Đúng.

Đáp án: a) đúng; b) đúng; c) sai; d) sai.

Giải thích:

a) ${W_B} = q{V_B} = - 3 \cdot {10^{ - 6}} \cdot 800 = - 2{,}4 \cdot {10^{ - 3}}J$. Đúng.

b) Dấu âm của thế năng phụ thuộc vào cách chọn mốc thế năng và dấu của điện tích; không có nghĩa là điện tích “không có năng lượng”. Đúng.

c) ${W_C} = - 3 \cdot {10^{ - 6}} \cdot 200 = - 6{,}0 \cdot {10^{ - 4}}J$. So với ${W_B} = - 2{,}4 \cdot {10^{ - 3}}J$, thế năng tăng.

Vì vậy phát biểu “thế năng tăng” là đúng.

d) $\Delta W = {W_C} - {W_B} = - 6{,}0 \cdot {10^{ - 4}} - ( - 2{,}4 \cdot {10^{ - 3}}) = 1{,}8 \cdot {10^{ - 3}}J$.

Thế năng tăng $1{,}8 \cdot {10^{ - 3}}J$, không phải giảm. Sai.

Đáp án: a) đúng; b) đúng; c) đúng; d) sai.

Giải thích:

a) ${W_A} = q{V_A} = 3{,}6 \cdot {10^{ - 3}}J$ và ${W_B} = q{V_B} = 1{,}2 \cdot {10^{ - 3}}J$, nên ${W_A} > {W_B}$. Đúng.

b) $\Delta {W_{{\rm{gi?m}}}} = {W_A} - {W_B} = 2{,}4 \cdot {10^{ - 3}}J$. Đúng.

c) Điện tích dương có xu hướng chuyển động theo chiều điện trường, tức từ điện thế cao xuống điện thế thấp. Đúng.

d) Công của lực điện bằng độ giảm thế năng: $A = {W_A} - {W_B} = 2{,}4 \cdot {10^{ - 3}}J$. Vì vậy phát biểu mang dấu âm là sai.

Đáp án: a) đúng; b) đúng; c) đúng; d) đúng.

Giải thích:

a) ${W_A} = q{V_A} = - 1{,}6 \cdot {10^{ - 19}} \cdot 400 = - 6{,}4 \cdot {10^{ - 17}}J$. Đúng.

b) ${W_B} = - 1{,}6 \cdot {10^{ - 19}} \cdot 1000 = - 1{,}6 \cdot {10^{ - 16}}J$. Đúng.

c) ${W_B} < {W_A}$, nên thế năng giảm. Đúng.

d) Công của lực điện bằng độ giảm thế năng: $A = {W_A} - {W_B} = 9{,}6 \cdot {10^{ - 17}}J > 0$. Đúng.

Đáp án: a) đúng; b) đúng; c) đúng; d) sai.

Giải thích:

a) ${W_A} = q{V_A} = q{V_B} = {W_B}$. Đúng.

b) $\Delta W = {W_B} - {W_A} = 0$. Đúng.

c) $A = - \Delta W = 0$. Đúng.

d) Hai điểm cùng điện thế không đồng nghĩa cường độ điện trường tại đó bằng 0. Sai.

Đáp án: a) đúng; b) đúng; c) đúng; d) đúng.

Giải thích:

a) ${W_A} = q{V_A} = - 2 \cdot {10^{ - 6}} \cdot 300 = - 6{,}0 \cdot {10^{ - 4}}J$. Đúng.

b) ${W_B} = - 2 \cdot {10^{ - 6}} \cdot 900 = - 1{,}8 \cdot {10^{ - 3}}J$. Đúng.

c) $\Delta W = {W_B} - {W_A} = - 1{,}2 \cdot {10^{ - 3}}J$, nên thế năng giảm $1{,}2 \cdot {10^{ - 3}}J$. Đúng.

d) Khi chỉ có lực điện thực hiện công, động năng tăng đúng bằng độ giảm thế năng. Đúng.

Đáp án: a) đúng; b) đúng; c) sai; d) đúng.

Giải thích:

a) $W = qV = 5 \cdot {10^{ - 7}} \cdot ( - 600) = - 3{,}0 \cdot {10^{ - 4}}J$. Đúng.

b) Độ biến thiên thế năng là $\Delta W = q\Delta V = 5 \cdot {10^{ - 7}} \cdot 200 = 1{,}0 \cdot {10^{ - 4}}J$. Đúng.

c) Đổi dấu điện tích làm thế năng đổi dấu. Sai.

d) Thế năng phụ thuộc vào mốc chọn và có thể âm. Đúng.

Đáp án: a) đúng; b) đúng; c) đúng; d) sai.

Giải thích:

a) ${W_A} = 2{,}0 \cdot {10^{ - 3}}J$, ${W_B} = 8{,}0 \cdot {10^{ - 4}}J$, ${W_C} = - 4{,}0 \cdot {10^{ - 4}}J$. Mỗi đoạn thế năng giảm $1{,}2 \cdot {10^{ - 3}}J$. Đúng.

b) ${W_A} - {W_C} = 2{,}0 \cdot {10^{ - 3}} - ( - 4{,}0 \cdot {10^{ - 4}}) = 2{,}4 \cdot {10^{ - 3}}J$. Đúng.

c) Công của lực điện bằng độ giảm thế năng, nên bằng $2{,}4 \cdot {10^{ - 3}}J$. Đúng.

d) Công chỉ phụ thuộc điểm đầu và điểm cuối. Sai.

Đáp án: a) đúng; b) đúng; c) đúng; d) đúng.

Giải thích:

Với electron, $q < 0$ nên $W = qV$ giảm khi V tăng.

a) Từ A đến B, điện thế giảm nhưng $q < 0$, vì vậy thế năng tăng. Đúng.

b) Thế năng tăng nên công của lực điện âm. Đúng.

c) Công âm làm động năng giảm. Đúng.

d) Lực điện tác dụng lên electron ngược chiều điện trường, nên electron có xu hướng chuyển động về phía điện thế cao hơn. Đúng.

Đáp án: a) đúng; b) đúng; c) sai; d) sai.

Giải thích:

a) Công của lực điện khi đưa điện tích từ A ra vô cực bằng độ giảm thế năng. Vì thế năng ở vô cực bằng 0 nên ${W_A} = 9 \cdot {10^{ - 4}}J$. Đúng.

b) ${V_A} = \frac{{{W_A}}}{q} = \frac{{9 \cdot {{10}^{ - 4}}}}{{3 \cdot {{10}^{ - 6}}}} = 300V$. Đúng.

c) Khi đưa chậm từ vô cực về A, ngoại lực phải thực hiện công bằng độ tăng thế năng, nhưng công của ngoại lực là $+ 9 \cdot {10^{ - 4}}J$ nếu bỏ qua thay đổi động năng. Phát biểu đúng về độ lớn nhưng nếu hiểu “phải thực hiện công” thì công ngoại lực dương. Do đó c) đúng.

d) Thế năng phụ thuộc cả điện tích và điện thế, không thể kết luận “luôn tăng” chỉ từ việc đi xa. Sai.

Đáp án: 3,0.10^3.

Giải: ${W_A} = q{V_A} = 4 \cdot {10^{ - 6}} \cdot 750 = 3{,}0 \cdot {10^{ - 3}}J$.

Đáp án: -9,6.10^-17.

Giải: Electron có $q = - 1{,}6 \cdot {10^{ - 19}}C$.

${W_M} = q{V_M} = - 1{,}6 \cdot {10^{ - 19}} \cdot 600 = - 9{,}6 \cdot {10^{ - 17}}J$.

Đáp án: 3,0.10^3

Giải: ${W_A} = q{V_A} = 4{,}0 \cdot {10^{ - 3}}J$.

${W_B} = q{V_B} = 1{,}0 \cdot {10^{ - 3}}J$.

Độ giảm thế năng: ${W_A} - {W_B} = 3{,}0 \cdot {10^{ - 3}}J$.

Đáp án: -2,4.10^-3.

Giải: $\Delta W = q({V_B} - {V_A}) = - 4 \cdot {10^{ - 6}}(900 - 300) = - 2{,}4 \cdot {10^{ - 3}}J$.

Vậy thế năng giảm $2{,}4 \cdot {10^{ - 3}}J$.

Đáp án: 500

Giải: Từ $W = qV$, suy ra $V = \frac{W}{q} = \frac{{1{,}5 \cdot {{10}^{ - 3}}}}{{3 \cdot {{10}^{ - 6}}}} = 500V$.

Đáp án: 200

Giải: Độ lớn độ biến thiên thế năng thỏa mãn $|\Delta W| = |q||{U_{AB}}|$.

Suy ra $|{U_{AB}}| = \frac{{3{,}2 \cdot {{10}^{ - 17}}}}{{1{,}6 \cdot {{10}^{ - 19}}}} = 200V$.

Đáp án: 200

Giải: ${W_A} = q{V_A} = 2 \cdot {10^{ - 6}} \cdot 1000 = 2{,}0 \cdot {10^{ - 3}}J$.

Vì thế năng giảm $1{,}6 \cdot {10^{ - 3}}J$ nên ${W_B} = 2{,}0 \cdot {10^{ - 3}} - 1{,}6 \cdot {10^{ - 3}} = 4{,}0 \cdot {10^{ - 4}}J$.

Do đó ${V_B} = \frac{{{W_B}}}{q} = \frac{{4{,}0 \cdot {{10}^{ - 4}}}}{{2 \cdot {{10}^{ - 6}}}} = 200V$.

Đáp án: 400

Giải: ${V_A} = \frac{{{W_A}}}{q} = \frac{{ - 8{,}0 \cdot {{10}^{ - 4}}}}{{ - 2 \cdot {{10}^{ - 6}}}} = 400V$.

Đáp án: -2,0.10^-3.

Giải: Thế năng tại A là ${W_A} = q{V_A} = 4 \cdot {10^{ - 6}} \cdot ( - 500) = - 2{,}0 \cdot {10^{ - 3}}J$.

Vì đưa điện tích chậm nên độ biến thiên động năng bằng 0. Công của ngoại lực bằng độ tăng thế năng: ${A_{{\rm{ngoai luc}}}} = \Delta W = - 2{,}0 \cdot {10^{ - 3}}J$.

Đáp án: 400

Giải: Ban đầu điện tích đứng yên nên ${W_{{\rm{dA}}}} = 0$.

Theo định luật bảo toàn cơ năng: ${W_A} = {W_B} + {W_{{\rm{dB}}}}$.

Thế năng tại A: ${W_A} = q{V_A} = 5 \cdot {10^{ - 6}} \cdot 1200 = 6{,}0 \cdot {10^{ - 3}}J$.

Động năng tại B: ${W_{{\rm{dB}}}} = \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2} \cdot 2 \cdot {10^{ - 5}} \cdot {20^2} = 4{,}0 \cdot {10^{ - 3}}J$.

Suy ra ${W_B} = 6{,}0 \cdot {10^{ - 3}} - 4{,}0 \cdot {10^{ - 3}} = 2{,}0 \cdot {10^{ - 3}}J$.

Do đó ${V_B} = \frac{{{W_B}}}{q} = \frac{{2{,}0 \cdot {{10}^{ - 3}}}}{{5 \cdot {{10}^{ - 6}}}} = 400V$.