Giải SBT Vật lí lớp 11 Cánh diều Chủ đề 3: Điện trường có đáp án

Ba điện tích được đặt ở ba đỉnh của một hình vuông có cạnh là 20 cm (Hình 3.1a). Tìm hợp lực do điện tích –3,0 μC và điện tích 5,0 μC tác dụng lên điện tích 4,0 μC.

Một điện tích thử dương ${q}_{1}=2,{0.10}^{-9}C$ được đặt ở một vị trí trong một điện trường. Lực do điện trường tác dụng lên nó có độ lớn là $F=4,{0.10}^{-9}N$ .

a) Tính độ lớn cường độ điện trường tại vị trí đặt điện tích thử theo đơn vị N/C.

Cho mạch điện Hình 3.2, trong đó ${C}_{1}=6{,}00μ\text{F}$ , ${C}_{2}=3{,}00μ\text{F}$ và $U=20{,}0\text{V}$ . Đầu tiên, đóng công tắc K$_{1}$ tụ điện C$_{1}$ được nạp điện (vẫn ngắt công tắc K$_{2}$). Sau đó, ngắt công tắc K$_{1}$và đóng công tắc K$_{2}$, tụ điện C$_{1}$ được nối với tụ điện C$_{2}$

a) Tính điện tích ban đầu mà tụ điện C$_{1}$ thu được.

Ba điện tích được đặt tại ba điểm cố định trong mặt phẳng tạo thành một tam giác vuông ABC (Hình 3.3). Chiều dài hai cạnh góc vuông là $AB=4\text{m}$ và $BC=5\text{m}$ Điện tích tại A là ${q}_{\text{A}}=5{,}0μ\text{C}$ , tại B là ${q}_{\text{B}}=-5{,}0μ\text{C}$ , tại C là ${q}_{C}=4{,}0μ\text{C}$ . Tìm lực điện tổng hợp tác dụng lên mỗi điện tích.

Ba điện tích nằm trong một mặt phẳng, ${q}_{1}=3{,}0μ\text{C}$ , ${q}_{2}=-5{,}0μ\text{C;}{q}_{3}=6{,}0μ\text{C}$ (Hình 3.4). Khoảng cách giữa q$_{1}$ và q$_{2}$ là 0,20 m, giữa q$_{1}$ và q$_{3}$ là 0,16 m. Tìm lực điện tổng hợp do q$_{2}$ và q$_{3}$ tác dụng lên q$_{1}$.

Hai quả cầu nhỏ được tích điện như nhau, mỗi quả có khối lượng 1,5 g. Một quả được treo bằng một lần sợi chỉ, quả kia được đưa lại gần. Ở trạng thái cân bằng, hai quả cầu cách nhau 2,6 cm và sợi chỉ tạo với phương thẳng đứng góc 20° (Hình 3.5). Tính điện tích của mỗi quả cầu.

Khoảng cách trung bình giữa electron và proton trong nguyên tử hydro là 5,3.10$^{-11}$ m.

a) Tìm độ lớn của lực điện F$_{e}$ giữa electron và proton.

b) Lực hấp dẫn giữa electron và proton được xác định bằng biểu thức ${F}_{\text{g}}=G\frac{{m}_{\text{e}}{m}_{\text{p}}}{{r}^{2}}$

Trong đó $G=6,{67.10}^{-11}\frac{\text{N}.{\text{m}}^{2}}{{\text{kg}}^{2}};{m}_{\text{e}}=9,{11.10}^{-31}\text{kg};{m}_{\text{p}}=1,{67.10}^{-27}\text{kg}$

Tìm độ lớn của lực hấp dẫn F$_{g}$ giữa electron và proton.

Giả sử đặt mỗi electron và proton riêng biệt trong một điện trường và hai điện trường này giống hệt nhau.

Phát biểu nào sau đây là đúng?

Sắp xếp độ lớn cường độ điện trường tại các điểm A, B và C trong Hình 3.6, theo thứ tự giảm dần từ lớn nhất đến nhỏ nhất.

Hai điểm A và B cách nhau 5,0 cm. Điện tích tại A là 46 μC, tại B là 82 μC. Tìm cường độ điện trường tại điểm C cách B một đoạn 4,0 cm biết AB vuông góc với BC. (Hình 3.7).

Hai điện tích được đặt tại hai điểm A và B (Hình 3.8). Điện tích tại A là 14 nC, tại B là 12 nC. . MN vuông góc với AB. Tìm cường độ điện trường tại điểm M.

Người ta làm thí nghiệm, cho những giọt dầu nhỏ mang điện tích âm với độ lớn điện tích khác nhau rơi trong điện trường (đặt trong chân không). Biết cường độ điện trường có độ lớn 5,92.10$^{4}$ N/C và có hướng thẳng đứng xuống dưới.

a) Xét một giọt dầu lơ lửng trong vùng có điện trường (lực điện tác dụng lên giọt dầu cân bằng với lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên nó). Biết khối lượng của giọt dầu là 2,93.10$^{-15}$ kg, tìm điện tích của giọt dầu.

Hình 3.9 là đồ thị biểu diễn điện thế theo vị trí. Nếu một hạt mang điện dương được đặt tại điểm A thì nó sẽ

Một proton được thả cho chuyển động từ trạng thái nghỉ, ở vị trí trong một điện trường đều có cường độ điện trường với độ lớn 1,50.10$^{3}$ N/C và hướng theo chiều x dương.

a) Tìm độ biến thiên thế năng điện trường và tốc độ của proton khi nó đi đến vị trí

Một máy kích thích tim được sạc đầy chứa 1,20 kJ năng lượng trong tụ điện của máy. Biết điện dung của tụ điện là 1,10.10$^{-4}$ F.

a) Tìm hiệu điện thế cần thiết giữa hai bản tụ điện để lưu trữ 1,20 kJ.

Trong các máy gia tốc hạt (cyclotron), các hạt tích điện được gia tốc giống như cách chúng được gia tốc trong các ống phóng điện tử, tức là thông qua một hiệu điện thế. Giả sử một proton được bơm với tốc độ ban đầu 1,00.10$^{6}$ m/s vào giữa hai bản phẳng cách nhau 5,00 cm (Hình 3.10). Sau đó, proton tăng tốc và thoát ra ngoài qua lỗ ở bản đối diện. Coi điện trường giữa hai bản là đều. Hướng x dương là hướng sang phải.

a) Tìm hiệu điện thế giữa hai bản, nếu tốc độ thoát của proton là 3,00.10$^{6}$ m/s.

Một tụ điện gồm hai bản song song, khoảng cách giữa hai bản là $d=1,{00.10}^{-3}m$ . Điện dung của tụ điện là $C=1{,}77\ pF$ và hiệu điện thế giữa hai bản của tụ điện là 3,00 V.

a) Tính độ lớn điện tích của tụ điện.

Bộ tụ điện ghép song song (Hình 3.11) gồm:${C}_{1}=3{,}00μ\text{F}$ ; ${C}_{2}=6{,}00μ\text{F}$ ; ${C}_{3}=12{,}0μ\text{F}$; ${C}_{4}=24{,}0μ\text{F}$ . Hiệu điện thế $U=18{,}0\text{V}$ .

a) Xác định điện dung của tương đương của bộ tụ điện.

Bộ tụ điện ghép như Hình 3.13. Điện dung của các tụ điện có giá trị: ${C}_{1}=4{,}0μ\text{F};{C}_{2}=1{,}0μ\text{F};{C}_{3}=3{,}0μ\text{F};{C}_{4}=8{,}0μ\text{F};{C}_{5}=6{,}0μ\text{F};{C}_{6}=2{,}0μ\text{F};$

a) Tính điện dung tương đương của bộ tụ điện.