Bài tập Điện trường, Cường độ điện trường, Đường sức điện: Giải bài 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 trang 20, 21 SGK Vật lí 11 bài 3

11:12:5107/06/2022

Sau khi học bài Điện trường và Cường độ điện trường, Đường sức điện. Các em đã biết khái niệm Điện trường, Định nghĩa cường độ điện trường và công thức tính cường độ điện trường (của một điện tích điểm), nguyên lí chồng chất điện trường.

Nội dung bài viết này các em sẽ vận dụng kiến thức lý thuyết ở trên để giải một số bài tập Điện trường, Cường độ điện trường, Đường sức điện: Giải bài 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 trang 20, 21 SGK Vật lí 11 bài 3. Qua đó rèn luyện được kỹ năng giải bài tập đồng thời giúp ghi nhớ kiến thức lý thuyết tốt hơn.

• Lý thuyết Vật lí 11 Bài 3: Điện trường. Cường độ điện trường. Đường sức điện

* Bài 1 trang 20 SGK Vật Lý 11: Điện trường là gì?

> Lời giải

Điện trường là môi trường (dạng vật chất) bao quanh điện tích và gắn liền với điện tích. Điện trường tác dụng lực điện lên điện tích khác đặt trong nó.

* Bài 2 trang 20 SGK Vật Lý 11: Cường độ điện trường là gì? Nó được xác định như thế nào? Đơn vị cường độ điện trường là gì?

> Lời giải:

- Cường độ điện trường tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó.

- Cường độ dòng điện được xác định bằng thương số của độ lớn lực điện F tác dụng lên một điện tích thử q (dương) đặt tại điểm đó và độ lớn của q.

$small E=frac{F}{q}$

- Đơn vị cường độ điện trường trong hệ SI là (V/m).

* Bài 3 trang 20 SGK Vật Lý 11: Vectơ cường độ điện trường là gì? Nêu những đặc điểm của vectơ cường độ điện trường tại một điểm.

> Lời giải:

• Cường độ điện trường E là đại lượng vectơ, gọi là vectơ cường độ điện trường (hay gọi tắt là vectơ điện trường): $small overrightarrow{E}=frac{overrightarrow{F}}{q}$

• Vectơ điện trường E tại một điểm có:

- Phương và chiều của lực tác dụng lên điện tích thử dương đặt tại điểm đó.

- Chiều dài (Môđun) biểu diễn độ lớn của cường độ điện trường theo một tỉ xích nào đó.

- Không phụ thuộc độ lớn của điện tích thử q.

* Bài 4 trang 20 SGK Vật Lý 11: Viết công thức tính và nêu những đặc điểm của cường độ điện trường của một điện tích điểm.

> Lời giải:

• Độ lớn của cường độ điện trường của một điện tích điểm Q gây ra tại điểm cách nó một khoảng r là: $small E=kfrac{left | Q ight |}{varepsilon r^{2}}$

- Nếu Q > O thì hướng ra xa Q

- Nếu Q < 0 thì hướng về phía Q

* Bài 5 trang 20 SGK Vật Lý 11: Cường độ điện trường của một hệ điện tích điểm xác định như thế nào?

> Lời giải:

• Vectơ cường độ điện trường của một hệ điện tích điểm Q₁, Q₂, Q₃,..., Q_i,..., Q_n gây ra tại một điểm M cách các điện tích khoảng cách lần lượt là r_1M, r_2M,..., r_iM,..., r_nM được xác định bằng tổng vectơ của cường độ điện trường gây ra bởi các điện tích điểm trong hệ gây ra tại điểm đó:

$small overrightarrow{E}_{M}=overrightarrow{E}_{1M}+overrightarrow{E}_{2M}+...+overrightarrow{E}_{iM}+...+overrightarrow{E}_{nM}$

• Trong đó: $small E_{iM}=kfrac{left | Q_{i} ight |}{varepsilon .r_{iM}^{2}}$

* Bài 6 trang 20 SGK Vật Lý 11: Phát biểu nguyên lý chồng chất điện trường?

> Lời giải:

• Cường độ điện trường tổng hợp tại một điểm do nhiều điện tích điểm gây ra bằng tổng các vectơ điện trường gây ra tại điểm đó.

$small overrightarrow{E}=overrightarrow{E}_{1}+overrightarrow{E}_{2}+...$

* Bài 7 trang 20 SGK Vật Lý 11: Nêu định nghĩa và các đặc điểm của đường sức điện.

> Lời giải:

• Định nghĩa đường sức điện:

- Đường sức điện trường là đường mà tiếp tuyết tại mỗi điểm của nó là giá của một vectơ một điện trường tại điểm đó, chiều của đường sức điện trường là chiều vectơ điện trường tại điểm đó.

• Các đặc điểm của đường sức điện trường.

- Qua mỗi điểm trong điện trường có một và chỉ một đường sức điện.

- Đường sức điện là những đường có hướng. Hướng của đường sức điện tại một điểm là hướng của vectơ điện trường tại điểm đó.

- Đường sức điện của trường tĩnh điện là đường không khép kín. Nó đi ra từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm, hoặc từ một điện tích ra vô cùng.

- Ở chỗ cường độ điện trường lớn thì các đường sức điện sẽ mau. Còn chỗ cường độ điện trường nhỏ thì các đường sức điện sẽ thưa.

* Bài 8 trang 20 SGK Vật Lý 11: Điện trường đều là gì?

> Lời giải:

- Điện trường đều có cường độ tại mọi điểm như nhau.

- Vectơ cường độ điện trường tại mọi điểm có cùng phương, chiều và độ lớn,

- Các đường sức điện là những đường thẳng song song cách đều.

* Bài 9 trang 20 SGK Vật Lý 11: Đại lượng nào dưới đây KHÔNG liên quan đến cường độ điện trường của một điện tích điểm Q tại một điểm?

A. Điện tích Q

B. Điện tích thử q.

C. Khoảng cách từ r đến Q và q.

D. Hằng số điện môi của môi trường.

> Lời giải:

• Chọn đáp án: B. Điện tích thử q.

- Đại lượng không liên quan đến cường độ điện trường của một điện tích điểm Q tại một điểm là điện tích thử q vì điện trường tại một điểm được tính bằng công thức:

$small E_{M}=kfrac{left | Q ight |}{varepsilon .r_{M}^{2}}$

- Trong đó ε là hằng số điện môi của môi trường, r_M là khoảng cách từ vị trí M đến điện tích Q.

* Bài 10 trang 21 SGK Vật Lý 11: Đơn vị nào sau đây là đơn vị đo cường độ điện trường?

A. Niutơn

B. Cu lông

C. Vôn nhân mét.

D. Vôn trên mét.

> Lời giải:

• Chọn đáp án: D. Vôn trên mét.

- Đơn vị đo cường độ điện trường là vôn trên mét.

* Bài 11 trang 21 SGK Vật Lý 11: Tính cường độ điện trường và vẽ vectơ điện trường mà một điện tích điểm +4.10^-8 C gây ra tại một điểm cách nó 5 cm trong chân không.

> Lời giải:

• Cường độ điện trường tại điểm M cách điện tích Q một đoạn r = 5 (cm) = 0,05 (m), ta có:

$small E_{M}=kfrac{left | Q ight |}{varepsilon .r_{M}^{2}}$ $small =9.10^{9}.frac{4.10^{-8}}{1.(0,05)^{2}}=144.10^{3}(V/m)$

• Vectơ điện trường như hình sau:
Vector điện trường

* Bài 12 trang 21 SGK Vật Lý 11: Hai điện tích điểm q₁ = + 3.10^-8 C và q₂ = -4.10^-8 C được đặt cách nhau 10cm trong chân không. Hãy tìm các điểm mà tại đó cường độ điện trường bằng không. Tại các điểm đó có điện trường hay không?

> Lời giải:

- Điểm có cường độ điện trường bằng không, tức là:

$small overrightarrow{E}_{M}=overrightarrow{E}_{1M}+overrightarrow{E}_{2M}=overrightarrow{0}$

⇒ $small overrightarrow{E}_{1M},overrightarrow{E}_{2M}$ ngược chiều nhau và có độ lớn bằng nhau: E_1M = E₂_M

Vector điện trường - Do đó điểm này nằm trên đường thẳng nối hai điện tích. Và vì q₁ và q₂ trái dấu nên điểm này nằm ngoài đoạn thẳng nối hai điện tích và ở về phía gần q₁ (vì q₁ < |q₂|), ta có:

$small E_{1M}=E_{2M}Leftrightarrow k.frac{left | q_{1} ight |}{varepsilon .r_{1}^{2}} =k.frac{left | q_{2} ight |}{varepsilon .r_{2}^{2}}$

$small Rightarrow frac{r_{1}}{r_{2}}=sqrt{frac{left |q_{1} ight |}{left |q_{2} ight |}} =sqrt{frac{3.10^{-8}}{4.10^{-8}}}=frac{sqrt{3}}{2}$ (*)

- Mặt khác, ta lại có r₂ – r₁ = 10 (cm) (**)

- Từ (*) và (**) ta giải được r₁ ≈ 64,6 cm và r₂ = 74,6 cm.

- Tại điểm đó không có điện trường vì E_M = 0.

- Kết luận: r₁ ≈ 64,64 cm ; r₂ ≈ 74,64 cm.

* Bài 13 trang 21 SGK Vật Lý 11: Tại hai điểm A, B cách nhau 5cm trong không khí có hai điện tích điểm q₁=+16.10^-8 C và q₂ = -9.10^-8 C (hình 3.3). Tính cường độ điện trường tổng hợp và vectơ điện trường tại điểm C nằm cách A 4cm, cách B 3cm.

> Lời giải:

- Điện trường do hai điện tích q₁ và q₂ gây ra tại C được biểu diễn như hình vẽ sau:

Vector điện trường

- Ta có: $small overrightarrow{E}_{C}=overrightarrow{E}_{1}+overrightarrow{E}_{2}$ với

$small E_{1}=kfrac{left | q_{1} ight |}{varepsilon .r_{1}^{2}}$ $small =9.10^{9}.frac{left | 16.10^{-8} ight |}{1.(0,04)^{2}}=9.10^{5}(V/m)$

$small E_{2}=kfrac{left | q_{2} ight |}{varepsilon .r_{2}^{2}}$ $small =9.10^{9}.frac{left | 9.10^{-8} ight |}{1.(0,03)^{2}}=9.10^{5}(V/m)$

⇒ E₁ = E₂

- Vì AB = 5cm; AC = 4cm và BC = 3cm (pitago: AB² = AC² + BC²)

⇒ ΔABC vuông tại C ⇒ $small overrightarrow{E}_{1}perp overrightarrow{E}_{2}$

$small Rightarrow E_{C}=sqrt{E_{1}^{2}+E_{2}^{2}}=E_{1}sqrt{2}$

$small =9sqrt{2}.10^{5}(V/m)=12,7.10^{5}(V/m)$

- Đồng thời E_C hợp với cạnh CB một góc 45^o.

Trên đây KhoiA.Vn đã hướng dẫn các em cách giải một số Bài tập Điện trường, Cường độ điện trường, Đường sức điện: Giải bài 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 trang 20, 21 SGK Vật lí 11 trong nội dung bài học 3. Hy vọng bài viết giúp các em hiểu rõ hơn. Nếu có câu hỏi hay góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết, chúc các em thành công.