Bài giảng Trắc nghiệm Vật lý 2: Vật dẫn và điện môi của Lê Quang Nguyên

Câu 1

Trắc nghiệm Vật lý 2 Vật dẫn & Điện môi

Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle@zenbe.com

Trên bề mặt vật dẫn, ñiện trường tại mọi ñiểm vuông góc với bề mặt, ñiều này dẫn tới: (a) Điện tích phân bố ñều tại mọi ñiểm trên bề mặt. (b) Điện trường tại mọi ñiểm trên bề mặt là như nhau. (c) Điện thế tại mọi ñiểm trên bề mặt là như nhau. (d) Lực ñiện sẽ thực hiện công khác không khi di chuyển ñiện tích trên bề mặt.

Trả lời câu 1 Câu 2

Một quả cầu kim loại trong chân không có bán kính R, mang ñiện tích q. Cường ñộ ñiện trường và ñiện thế tại tâm quả cầu bằng: (cid:215) • Hiệu thế giữa hai ñiểm gần nhau trên bề mặt vật dẫn là: (cid:1) (cid:1) rdE dV

r + dr

• dr là vectơ nối liền hai vị trí ñó, E là ñiện trường trên dr. • Vì ñiện trường vuông góc

bề mặt nên dV = 0.

• Suy ra bề mặt vật dẫn là (a) E = 0, V = 0. (b) E = kq/R2, V = kq/R. (c) E = 0, V = kq/R. (d) E = kq/R2, V = 0. một mặt ñẳng thế.

• Câu trả lời ñúng là (c).

E = 0

• Điện trường trong một vật dẫn cân bằng thì bằng không, E = 0. • Quả cầu cân bằng là một vật ñẳng thế, gọi V là ñiện thế quả cầu, ta có: q CV

Câu 3 Trả lời câu 2

4pe= • C là ñiện dung của quả cầu cô

lập.

• Suy ra ñiện thế:

V = const

Hai quả cầu dẫn ñiện bán kính R1 và R2 ở xa nhau, ñược nối với nhau bằng một dây dẫn mảnh. Ở trạng thái cân bằng tĩnh ñiện, chúng có ñiện tích Q1 và Q2, ñiện trường trên bề mặt E1 và E2, ñiện thế V1 và V2. Câu nào sau ñây là ñúng:

q C

q R

4pe • Câu trả lời ñúng là (c).

(a) Q1 = Q2 (b) E1 = E2

Trả lời câu 3 Câu 4

• Hai vật dẫn nối với nhau bằng một dây dẫn trở thành một vật dẫn duy nhất. Hai quả cầu dẫn ñiện bán kính R1 và R2 ở xa nhau, ñược nối với nhau bằng một dây dẫn mảnh. Ở trạng thái cân bằng tĩnh ñiện, chúng có ñiện tích Q1 và Q2 = 2Q1. Ta có:

(a) R2 = R1 (b) R2 = 21/2R1

(c) R2 = 2R1 (d) R2 = R1/2 • Ở trạng thái cân bằng, vật dẫn ấy là một vật ñẳng thế, do ñó hai quả cầu có cùng một ñiện thế V. • Câu trả lời ñúng là (c).

Câu 5 Trả lời câu 4

• Hai vật dẫn nối với nhau bằng một dây dẫn trở

thành một vật dẫn duy nhất.

Một vật dẫn cân bằng tĩnh ñiện ñược ñặt trong chân không. Mật ñộ ñiện mặt tại ñiểm M trên bề mặt vật dẫn là σ. Cường ñộ ñiện trường ở một vị trí nằm ngoài vật dẫn và sát ñiểm M là:

• Ở trạng thái cân bằng, vật dẫn ấy là một vật ñẳng thế, do ñó hai quả cầu có cùng một ñiện thế: V1 = V2 = V.

s=E

s e

(a) (b) • Hai vật ở xa nhau nên có thể coi là hai quả cầu

0 s 02e

= = pe 4 pe 4 VR 2 (c) (d)

Câu trả lời ñúng là (c). cô lập, do ñó có ñiện tích cho bởi: = = VCQ VCQ VR 1 1 1 • Suy ra: = RRQQ / 1

(S)

Trả lời câu 5 Câu 6

• Khi ở rất gần ñiểm M trên vật dẫn, bề mặt nhỏ quanh M có thể coi như phẳng. • Vẽ mặt trụ (S) vuông góc với mặt phẳng, với mặt ñáy ñi qua vị trí cần tìm ñiện trường.

s A .

Điện tích trong (S) bằng σA

• Điện thông qua (S): AE = . 0 • A là diện tích ñáy. • Suy ra:

s=E

Câu trả lời ñúng là (a).

Hai quả cầu kim loại có bán kính lần lượt là 8 cm và 5 cm, ñược nối với nhau bằng một dây dẫn mảnh. Chúng ñược tích ñiện với ñiện tích tổng cộng là Q = 13.10−8 (C). Điện thế của hai quả cầu lần lượt là:

(a) V1 = 9000 (V); V2 = 9000 (V) (b) V1 = 6000 (V); V2 = 2000 (V) (c) V1 = 5000 (V); V2 = 5000 (V) (d) V1 = 9000 (V); V2 = 5000 (V)

Q2,V

• Hai quả cầu có cùng ñiện thế V

vì ñược nối với nhau.

• Nếu ở cách xa nhau thì ñiện

pe 4

VR 1

Q 2

VR 2

Trả lời câu 6 Câu 7

(

tích của chúng là: Q 1 • Suy ra: = +

pe 4

)VRR +

QQQ 1 2

Đặt một quả cầu kim loại, bán kính R2 = 2R1, ban ñầu chưa tích ñiện, bên cạnh một quả cầu kim loại bán kính R1, tích ñiện Q. Điện tích xuất hiện ở hai bên quả cầu bán kính R2 là Q’ và –Q’. Ta có:

• Vậy:

3 (10.9

)

(

)

(a) Q’ < Q (b) Q’ = Q

pe 4

Q + RR 2

Q1,V

• Câu trả lời ñúng là (a).

• Điện tích âm −Q’ bị hút về phía ñối ñiện vật dẫn 1.

• Ban ñầu vật dẫn 2 trung hòa nên ở phía bên kia sẽ có ñiện tích dương Q’.

• Vẽ mặt kín (S) có hai ñáy nằm trong hai vật dẫn, gần hai lớp ñiện tích Qa và –Q’, và mặt bên là hình bao của tất cả các ñường sức ñi từ Qa ñến –Q’.

• Điện thông qua (S) bằng

−Q’

Trả lời câu 7 Trả lời câu 7 (tt)

)

• Trên vật 1 một phần ñiện tích Qa tập trung về phía ñối diện vật 2. Đường sức xuất phát từ các ñiện tích này tận cùng trên −Q’.

không: ==F 0

( eQQa

• Suy ra: Q’ = Qa < Q. • Câu trả lời ñúng là (a).

• Đường sức xuất phát từ các ñiện tích còn lại ñi ra vô cùng.

Q’

¢ -

Câu 8 Trả lời câu 8

Vật dẫn cân bằng tĩnh ñiện có tính chất sau: • Điện trường trong vật dẫn bằng không, còn

trên bề mặt thì tỷ lệ với mật ñộ ñiện tích σ.

• Điện tích trên mặt ngoài lại phân bố không

ñều, tập trung ở chỗ nhô cao, nhọn.

• Đối với vật dẫn rỗng thì mặt trong (bao quanh phần rỗng) chỉ tích ñiện khi ta ñưa ñiện tích ngoài vào bên trong phần rỗng.

• Câu trả lời ñúng là (d).

(a) Điện trường tại mọi ñiểm của vật dẫn ñều bằng nhau. (b) Điện tích chỉ phân bố thành một lớp mỏng ở mặt trong của vật dẫn rỗng. (c) Điện tích chỉ phân bố nhiều ở mặt lõm của vật dẫn. (d) Điện tích chỉ phân bố thành một lớp mỏng ở mặt ngoài của vật dẫn.

Câu 9 Trả lời câu 9

• Trái ñất là một vật dẫn rất lớn, coi như lớn vô

hạn, vì thế có ñiện thế bằng không.

Một vật dẫn khi nối ñất bằng một dây dẫn ñã nhận thêm electron từ ñất. Trước khi nối ñất vật dẫn ñã có:

• Khi vật ñược nối ñất, nếu có chênh lệch về ñiện thế thì dòng ñiện sẽ ñi từ nơi có ñiện thế cao hơn ñến nơi có ñiện thế thấp hơn.

• Chiều của dòng electron thì ngược lại, từ ñiện

thế thấp ñến ñiện thế cao.

• Do ñó vật phải có ñiện thế cao hơn ñất, tức là (a) một ñiện thế âm. (b) một ñiện thế dương. (c) một ñiện thế bằng không. (d) các khẳng ñịnh trên ñều sai. ñiện thế dương.

• Câu trả lời ñúng là (b).

E = 0 trên (S)

Q’

• Lớp ñiện tích âm −Q’ bị hút về mặt trong của quả cầu rỗng.

−Q’

Câu 10 Trả lời câu 10

• Vì vật trung hòa ñiện nên ở mặt ngoài có lớp ñiện tích dương Q’.

Đặt quả cầu kim loại, bán kính R1, ñiện tích Q > 0 vào trong lòng một quả cầu kim loại rỗng, bán kính mặt trong R2 = 2R1, không tích ñiện. Điện tích xuất hiện ở mặt trong và mặt ngoài quả cầu rỗng là −Q’ và Q’. Ta có:

(S)

(a) Q’ > Q (b) Q’ = Q

)

không:

• Vẽ mặt kín (S) nằm trong vật dẫn, nằm gần mặt trong. • Điện thông qua (S) bằng ( eQQ

• Suy ra: Q’ = Q. • Câu trả lời ñúng là (b).

¢ - (c) Q’ < Q (d) Q’ = 4Q

• Năng lượng tụ ñiện tỷ lệ nghịch với ñiện dung:

Câu 11 Trả lời câu 11

1 2

Q C

• Khi ngắt nguồn thì ñiện tích bản không thay ñổi:

Q = const.

Nạp ñiện cho một tụ ñiện phẳng, ở giữa hai bản là không khí, cho ñến khi năng lượng của tụ ñiện bằng U1. Ngắt tụ ñiện ra khỏi nguồn nạp rồi ñưa hai bản ra xa nhau thì năng lượng là U2. So sánh ta có:

• Khi ñưa hai bản ra xa nhau thì ñiện dung của tụ ñiện phẳng giảm, vì nó tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai bản.

• Vậy khi thực hiện các thay ñổi trên thì năng lượng

(a) U2 = U1 (b) U2 > U1

tụ ñiện tăng.

• Câu trả lời ñúng là (b).

(d) Một kết quả khác. (b) U2 < U1

Câu 12 Trả lời câu 12

• Mật ñộ năng lượng ñiện trường của từng ñiện

tích:

u 1

2 E 1

2 E 2

1 2

Năng lượng ñiện trường của ñiện tích Q1 > 0 là U1, của ñiện tích Q2 < 0 là U2. Năng lượng của hệ hai ñiện tích Q1 và Q2 là:

2 E 1

(cid:1)(cid:1) . EE 1

1 2

• và của hệ: (cid:1) (cid:1) ( + EE 2

+ u e+ 2 (a) U = U1 + U2 (b) U = U1 − U2 (c) U = U1 . U2 (d) Một kết quả khác. = uu 1

) 1 2 (cid:1)(cid:1) EE . 1

• Câu trả lời ñúng là (d).

Điện tích −Q’ phân bố ñều trên quả cầu

Câu 13 Trả lời câu 13

Hệ quả cầu và trái ñất quá lớn nên mật ñộ ñiện tích dương ở mặt bên kia quả cầu có thể coi như bằng không.

Q Một quả cầu kim loại ñược nối ñất, một vật mang ñiện dương ñược ñưa lại gần quả cầu. Nếu ngắt dây nối ñất, sau ñó ñưa vật mang ñiện dương ra xa quả cầu thì: −Q’

(a) quả cầu sẽ trung hòa ñiện. (b) quả cầu sẽ tích ñiện âm. (c) quả cầu sẽ tích ñiện dương. (d) quả cầu sẽ tích ñiện nhưng không thể xác ñịnh ñược các cực.

Trả lời câu 13 (tt) Câu 14

• Điện tích âm −Q’ trong quả cầu sẽ tập trung ở

phía gần vật mang ñiện dương.

Đặt lần lượt một vật dẫn và một vật cách ñiện vào một ñiện trường ngoài có cường ñộ E0. Khi ñó:

• Hệ (quả cầu + ñất) trung hòa nên ñiện tích dương Q’ sẽ phân bố trong phần còn lại. Nhưng hệ quá lớn nên hầu như không có ñiện tích dương nào ở phía bên kia quả cầu.

• Sau khi ngắt dây, ñiện tích âm −Q’ bị cô lập trên quả cầu. Khi không còn bị hút bởi vật mang ñiện dương nữa thì chúng sẽ phân bố ñều trên bề mặt quả cầu. (a) ñiện trường trong vật dẫn bằng không. (b) ñiện trường trong vật cách ñiện có cường ñộ E thỏa: 0 < E < E0. (c) ñiện trường trong cả hai vật bằng không. (d) (a) và (b) ñúng. • Câu trả lời ñúng là (b).

Trả lời câu 14 Câu 15

• Ta ñã biết: • Điện trường trong vật dẫn cân bằng luôn luôn Xét một quả cầu kim loại cô lập, tích ñiện. Nhúng quả cầu vào trong một chất lỏng ñiện môi có hằng số ñiện môi ε. Ta có: bằng không.

• Các lớp ñiện tích phân cực tạo một ñiện trường ngược chiều với trường ngoài nên ñiện trường toàn phần trong ñiện môi nhỏ hơn ñiện trường ngoài.

• Câu trả lời ñúng là (d). (a) ñiện thế quả cầu không thay ñổi. (b) ñiện thế quả cầu giảm. (c) ñiện thế quả cầu tăng. (d) ñiện tích quả cầu giảm.

Mặt ñẳng thế của E0

Trả lời câu 15 Câu 16

• Điện môi có mặt giới hạn trùng với các mặt ñẳng thế của ñiện trường ngoài. • Do ñó ñiện trường giảm ε

lần.

E = E0/ε

Khi ñặt một thanh ñiện môi vào trong một ñiện trường ñều, có ñường sức song song với thanh thì một trong hai ñầu thanh xuất hiện:

¥ ¥

0 .

• Điện thế tại một ñiểm M trên bề mặt quả cầu cũng giảm ε lần: (cid:1)(cid:1) rdE .

(cid:1) rd

(a) ñiện tích dương. (b) các ion dương. (c) ñiện tích của các phân tử. (d) (a) và (c) ñúng.

∫

V 0 e

(cid:1) E e

• Câu trả lời ñúng là (b).

Trả lời câu 16 Câu 17

− +

ε 1

− +

• Khi ñặt ñiện môi trong ñiện trường ngoài, các dipole trong ñiện môi sẽ ñịnh hướng theo chiều ñiện trường. Một tụ ñiện phẳng ñược lấp ñầy bởi hai ñiện môi như hình vẽ. So sánh ñộ lớn của vectơ cảm ứng ñiện trong hai ñiện môi ta có:

− +

Lớp ñiện tích dương trong các phân tử

ε 2

2 − 1)D1

• Trên hai mặt ñiện môi sẽ xuất hiện các lớp ñiện tích liên kết, là ñiện tích thuộc các phân tử. • Câu trả lời ñúng là (d). (a) D1 = D2 1D1 = ε (b) ε 2D2 1D2 = ε (c) ε 2D1 1 − 1)D2 = (ε (d) (ε

Trả lời câu 17

Trả lời câu 17 (tt) • Điện trường trong ñiện môi giảm ε lần so với ε 1 ñiện trường trong chân không:

E 1

E 2

E 0 e

1 • Suy ra:

t E2 • Trên mặt phân cách hai ñiện môi ta có: E1t = E2t. • Vì ñiện trường có phương song song tiếp tuyến nên: E1 = E2.

= e

E 11

E 2

=⇒ 1

DD 2

⇒

D 1

D 2

• Đổi qua cảm ứng ñiện ta ε 2

D 2 ee 20 • Câu trả lời ñúng là (c).

• Câu trả lời ñúng lại là (a)? có: D 1 ee 10

Câu 18 Trả lời câu 18

• Năng lượng ñiện trường trong hai nửa tụ ñiện: ε 1

2 E 110

ee 20

2 E 2

1 2

W W

U 2

U 1

• Nhưng E1 = E2 và Ω1 = Ω2 nên: Một tụ ñiện phẳng ñược lấp ñầy bởi hai ñiện môi như hình vẽ. So sánh năng lượng ñiện trường trong hai ñiện môi ta có:

U U

e ⇒= 1 e 2

ε 2

• Câu trả lời ñúng là (c).

2 − 1)U1

(a) U1 = U2 1U1 = ε (b) ε 2U2 1U2 = ε (c) ε 2U1 1 − 1)U2 = (ε (d) (ε

Câu 19 Trả lời câu 19

D1 D2

• Trên mặt phân cách hai ñiện ε 1 ε 2 ε 1 ε 2 môi ta có: D1n = D2n.

n Một tụ ñiện phẳng ñược lấp ñầy bởi hai ñiện môi như hình vẽ. So sánh ñộ lớn của vectơ cường ñộ ñiện trường trong hai ñiện môi ta có: • Vì vectơ cảm ứng ñiện trường song song với pháp tuyến nên: D1 = D2.

• Đổi qua ñiện trường ta có:

ee = e = e ⇒ E 110 ee 20 E 2 E 11 E 2

• Câu trả lời ñúng là (b).

2 − 1)E1

(a) E1 = E2 1E1 = ε (b) ε 2E2 1E2 = ε (c) ε 2E1 1 − 1)E2 = (ε (d) (ε

Câu 20

E 2

E 1

E 0 e

Trả lời câu 19 (tt) • Điện trường trong ñiện môi giảm ε lần so với ε 1 ε 2 ñiện trường trong chân không:

1 • Suy ra:

= E e