Lí thuyết và phân dạng bài tập Vật lý lớp 11

Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333

Trang 1

CHƯƠNG I. ĐIỆN TÍCH ĐIỆN TRƯỜNG

Bài 1. ĐIỆN TÍCH. ĐỊNH LUẬT CULÔNG

A.TÓM TẮT LÍ THUYẾT

I.Sự nhiễm điện của các vật. Điện tích. Tương tác điện.

1.Sự nhiễm điện của các vật.

-Một vật có thể bị nhiễm điện do: cọ xát lên vật khác, tiếp xúc với một vật nhiễm điện khác, đưa

lại gần một vật nhiễm điện khác.

-Có thể dựa vào hiện tượng hút các vật nhẹ để kiểm tra xem vật có bị nhiễm điện hay không.

2. Điện tích. Điện tích điểm.

-Vật bị nhiễm điện còn gọi là vật mang điện, vật tích điện hay là một điện tích.

-Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét.

3.Tương tác điện.

-Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau.

-Các điện tích khác dấu thì hút nhau.

II.Định luật Cu-lông. Hằng số điện môi.

1.Định luật Cu-lông.

Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng

nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình

phương khoảng cách giữa chúng:

1 2

| |q q

F k r



với k là một hằng số phụ thuộc vào hệ đơn vị đo, trong hệ SI thì

9.10 N m



-Đơn vị điện tích là culông (C).

*Véc tơ lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong chân không có đặc điểm:

+Điểm đặt: tại các điện tích

+Phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích.

+Chiều: Hướng ra ngoài nếu các điện tích cùng dấu (lực

đẩy) và hướng vào trong nếu các điện tích trái dấu (lực hút).

+Độ lớn:

1 2

01 02 2

.q q

F F F k r

  

2.Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi đồng tính. Hằng số điện môi

+Điện môi là môi trường cách điện.

+Khi đặt các điện tích trong một điện môi đồng tính thì lực tương tác giữa chúng sẽ yếu đi  lần so

với khi đặt nó trong chân không.  gọi là hằng số điện môi của môi trường (  1).

+Lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi :

1 2

1 2 2

| . |q q

F F F k



  

+Hằng số điện môi đặc trưng cho tính chất cách điện của môi trường.

Bài 2. THUYẾT ELECTRON. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH

I.Thuyết electron.

1.Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện. Điện tích nguyên tố.

a)Cấu tạo nguyên tử.

Nguyên tử gồm: hạt nhân mang điện tích dương nằm ở trung tâm và các electron mang điện tích

âm chuyển động xung quanh.

+Hạt nhân gồm hạt nơtron không mang điện và hạt prôtôn mang điện dương.

+Electron có điện tích là

1,6.10e C

 

 

và khối lượng là

9,1.10

m kg



. Prôtôn có điện tích

là

1,6.10e C

 

 

và khối lượng là

1,67.10

m kg





. Khối lượng của nơtron xấp xỉ bằng khối lượng

của prôtôn.

+Số prôtôn trong hạt nhân bằng số electron quay quanh hạt nhân nên bình thường thì nguyên tử

trung hoà về điện.

b)Điện tích nguyên tố.

Điện tích của electron và điện tích của prôtôn là điện tích nhỏ nhất mà ta có thể có được. Vì vậy ta

gọi chúng là điện tích nguyên tố.

2. Thuyết electron.

Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333

Trang 2

+Nguyên tử bị mất một số electron thì trở thành một ion dương. Nếu nguyên tử nhận thêm một số

electron thì nó là ion âm.

+Khối lượng electron rất nhỏ nên chúng có độ linh động rất cao. Do đó electron dễ dàng bứt khỏi

nguyên tử, di chuyển trong vật hay di chuyển từ vật này sang vật khác làm cho các vật bị nhiễm điện.

+Vật nhiễm điện âm là vật thừa electron; Vật nhiễm điện dương là vật thiếu electron.

II.Vận dụng.

1.Vật dẫn điện và vật cách điện.

-Vật dẫn điện là vật có chứa các điện tích tự do.

-Vật cách điện là vật không chứa các electron tự do.

Sự phân biệt vật dẫn điện và vật cách điện chỉ là tương đối.

2.Sự nhiễm điện do tiếp xúc.

Nếu cho một vật tiếp xúc với một vật nhiễm điện thì nó sẽ nhiễm điện cùng dấu với vật đó.

3.Sự nhiễm diện do hưởng ứng.

Đưa một quả cầu A nhiễm điện dương lại gần đầu M của một thanh kim loại MN trung hoà về

điện thì đầu M nhiễm điện âm còn đầu N nhiễm điện dương.

III. Định luật bảo toàn điện tích

-Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số các điện tích là không đổi:

1 2 n

q q q const   

B.BÀI TOÁN.

Dạng 1. Xác định các đại lượng liên quan tới lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên.

a.Phương pháp.

1.Xác định lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên.

Áp dụng công thức

1 2

.q q

F k r





để suy ra các đại lượng cần xác định.

2.Bài toán liên quan đến sự bảo toàn điện tích.

-Độ lớn điện tích của vật mang điện:

.q n e

-Định luật bảo toàn điện tích:

truoc sau

q q

 

-Khi cho hai quả cầu nhỏ dẫn điện như nhau, đã nhiễm điện tiếp xúc nhau và sau đó tách rời nhau

thì tổng điện tích chia đều cho mỗi quả cầu.

-Hiện tượng cũng xảy ra tương tự khi nối hai quả cầu như trên bằng dây dẫn mảnh rồi cắt bỏ dây

nối.

-Khi chạm tay vào một quả cầu nhỏ dẫn điện đã tích điện thì quả cầu mất điện tích và trở thành

trung hòa.

b.Bài tập.

1.Lực tương tác giữa hai điện tích.

Bài 1. Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không, cách nhau đoạn

4R cm

. Lực đẩy tĩnh điện

giữa chúng là

10F N





a.Tìm độ lớn mỗi điện tích. (ĐS:1,3.10

-9

b.Tìm khoảng cách R

giữa chúng để lực đẩy tĩnh điện là

2,5.10F N



 . (ĐS: 8cm)

Bài 2. Mỗi electron có khối lượng

9,1.10m kg





, điện tích

1,6.10e C



 

. So sánh lực đẩy tĩnh điện

giữa hai electron và lực hấp dẫn giữa chúng ở cùng một khoảng cách trong không khí. Cho hằng số hấp

dẫn là

6,67.10G





. (ĐS: 42.10

)

Bài 3. Trong môi trường dầu có





, người ta đặt hai điện tích điểm như nhau và cách nhau một đoạn

4R cm

. Lực đẩy tĩnh điện giữa chúng là

0,25.10F N





. Tính:

a.Độ lớn của mỗi điện tích. (ĐS: 1,3.10

-9

b.Lực đẩy tĩnh điện bây giờ đo được là

6,25.10F N



 thì khoảng cách giữa hai điện tích bây

giờ là bao nhiêu? (ĐS: 2,53cm)

Bài 4. Hai điện tích điểm đặt trong không khí, cách nhau một khoảng

20R cm

. Lực tương tác tĩnh điện

giữa chúng có một giá trị nào đó. Khi đặt trong dầu, ở cùng khoảng cách, lực tương tác tĩnh điện giữa

chúng giảm 4 lần. Hỏi khi đặt trong dầu, khoảng cách giữa hai điện tích phải bằng bao nhiêu để lực tương

tác giữa chúng bằng lực tương tác ban đầu trong không khí. (ĐS: 10cm)

Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333

Trang 3

Bài 5. Hai hạt bụi trong không khí ở cách nhau một khoảng

3R cm

, mỗi hạt mang điện tích

9,6.10q C



 

a.Tính lực tĩnh điện giữa hai hạt. (ĐS: 9,216.10

-12

b.Tính số electron dư trong mỗi hạt bụi, biết điện tích mỗi electron là

1,6.10e C



 

. (ĐS:

6.10

)

Bài 6. Hai vật nhỏ giống nhau, mỗi vật thừa một electron. Tìm khối lượng mỗi vật để lực tĩnh điện bằng

lực hấp dẫn. (ĐS: 1,86.10

-9

kg)

Bài 7. Electron quay quanh hạt nhân nguyên tử Hidro theo quỹ đạo tròn với bán kính

5.10R m





a.Tính độ lớn lực hướng tâm đặt lên electron. Cho điện tích của electron và proton lần lượt là

19 19

1,6.10 ; 1,6.10e C e C

  

  

. (ĐS: 9.10

-8

b.Tính vận tốc và tần số chuyển động của electron. Coi electron và hạt nhân trong nguyên tử

Hidro tương tác theo định luật tĩnh điện.(ĐS:

6 16

2,2.10 / ; 0,7.10v m s f Hz 

)

2.Định luật bảo toàn điện tích.

Bài 1. Hai vật nhỏ mang điện tích đặt trong không khí cách nhau đoạn

1R cm

, đẩy nhau bằng lực

1,8F N

. Điện tích tổng cộng của hai vật là

3.10Q C





. Tính điện tích mỗi vật.

(ĐS:

5 5

1 2

2.10 ; 10q C q C

 

  hoặc ngược lại)

Bài 2. Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau, mang các điện tích q

, q

, đặt trong không khí, cách nhau

một đoạn

20R cm

. Chúng hút nhau bằng lực

3,6.10F N





. Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau rồi lại đưa

về khoảng cách cũ, chúng đẩy nhau bằng lực

' 2,025.10F N





. Tính

1 2

,q q

(ĐS:

8 8 8 8

1 1 1 1

8 8 8 8

2 2 2 2

8.10 2.10 8.10 2.10

;;;

2.10 8.10 2.10 8.10

q C q C q C q C

   

   

     

   

   

     

   

   

)

Bài 3. Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau, mang các điện tích q

, q

, đặt trong không khí, cách nhau

một đoạn

2R cm

. Chúng đẩy nhau bằng lực

2,7.10F N





. Cho hai quả cầu tiếp xúc nhau rồi lại đưa

về khoảng cách cũ, chúng đẩy nhau bằng lực

' 3,6.10F N





. Tính

1 2

,q q

ĐS:

9 9 9 9

1 1 1 1

9 9 9 9

2 2 2 2

6.10 6.10 2.10 2.10

; ; ;

2.10 2.10 6.10 6.10

q C q C q C q C

   

   

     

   

   

     

   

   

Dạng 2. Xác định lực tổng hợp tác dụng lên một điện tích.

a.Phương pháp.

Nếu một vật có điện tích q chịu tác dụng của nhiều lực

1 2

, ,F F

  

thì lực tổng hợp



tác dụng lên

q là véc tơ tổng xác định bởi:

1 2

FFF  

   



Có thể được xác định bằng một trong hai cách sau:

1.Cộng lần lượt hai véc tơ theo quy tắc cộng hình học.

a)Nếu

1 2

,F F

 

cùng phương:

-Cùng chiều:

1 2

FFF 

-Ngược chiều:

1 2

F F F 

b)Nếu

1 2

,F F

 

vuông góc nhau:

2 2

1 2

F F F 

c)Nếu

1 2

,F F

 

cùng độ lớn và hợp với nhau một góc





2. 2.F .cos 2

F OH F





  

d)Tổng quát, khi

1 2

,F F

 

khác độ lớn và hợp với nhau một góc α. Theo định lý hàm số cosin ta có:

 

2 2 2

1 2 1 2

2. . .cosF F F F F

 

   

Hay:

2 2 2

1 2 1 2

2. . .cos

F F F F F



  

2.Phương pháp hình chiếu.

Chọn hệ trục tọa độ Oxy vuông góc và chiếu các véc tơ lên các trục tọa độ.

Ta có:

1 2

x x x

yyy

F F F

  





  







 và

2 2

x y

F F F 

Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333

Trang 4

b.Bài tập.

Bài 1. Hai điện tích

8 8

1 2

8.10 , 8.10

q C q C

 

   đặt tại A, B trong không khí (AB = 6cm). Xác định lực

tác dụng lên điện tích

8.10q C



 đặt tại C , nếu:

4 , 2CA cm CB cm 

(ĐS: 0,18N)

4 , 10CA cm CB cm 

(ĐS: 30,24.10

-3

5CA CB cm 

(ĐS: 27,65.10

-3

Bài 2. Ba điện tích điểm

7 8 8

1 2 3

10 , 5.10 , 4.10q C q C q C

  

   lần lượt đặt tại A, B, C trong không khí,

5 , 4 , 1AB cm AC cm BC cm  

. Tính lực tác dụng lên mỗi điện tích.

ĐS:

2 2 2

1 2 3

4,05.10 ; 16,2.10 ; 20,25.10

F N F N F N

  

  

Bài 3. Ba điện tích điểm

8 8 8

1 2 3

4.10 , 4.10 , 5.10q C q C q C

  

    đặt trong không khí tại ba đỉnh của

một tam giác đều, cạnh

2a cm

. Xác định véc tơ lực tác dụng lên q

. (ĐS:

45.10 N



)

Bài 4.

1 2 3

1,6.10q q q q C



    đặt trong chân không tại ba đỉnh của tam giác đều cạnh

16a cm

Xác định lực tác dụng lên điện tích q

. (ĐS:

9 3.10F N





)

Bài 5. Ba điện tích điểm

8 8 7

123

27.10 , 64.10 , 10

q C q C q C

  

    đặt trong không khí tại ba đỉnh ta giác

ABC vuông tại C. Cho

30 , 40AC cm BC cm 

. Xác định véc tơ lực tác dụng lên q

. (ĐS:

45.10 N



)

Bài 6. Tại ba đỉnh tam giác đều cạnh

6a cm

trong không khí có đặt ba điện tích

9 9

1 2 3

6.10 , 8.10

q C q q C

 

    . Xác định lực tác dụng lên điện tích

8.10

q C



 tại tâm của tam giác.

(ĐS:

8,4.10F N





)

Bài 7. Hai điện tích điểm

8 8

1 2

4.10 , 12,5.10q C q C

 

   đặt tại A, B trong không khí,

4AB cm

. Xác

định lực tác dụng lên

2.10q C



 đặt tại C với

CA AB

và

3CA cm

. (ĐS:

7,66.10F N





)

*Bài tập nâng cao.

Bài 1. Có sau điện tích q bằng nhau đặt trong không khí tại sáu đỉnh của lục giác đều cạnh a. Tìm lực tác

dụng lên mỗi điện tích. (ĐS:

 

15 4 3



 

)

Bài 2. Bốn điện tích q giống nhau đặt ở bốn đỉnh của tứ diện đều cạnh a. TÌm lực tác dụng lên mỗi điện

tích. (ĐS:

6. q

F k a



)

Bài 3. Hình lập phương ABCDA’B’C’D’ cạnh

6.10a m





đặt trong chân không. Xác định lực tác dụng

lên mỗi điện tích, nếu:

a.Có hai điện tích

1 2

1,6.10q q m



  tại A, C; hai điện tích

1 2

1,6.10q q m



   tại B’ và D’.

(ĐS:

20,45.10

F k N



 

)

b.Có bốn điện tích

1,6.10q C





và bốn điện tích –q đặt xen kẽ nhau ở 8 đỉnh của hình lập

phương. (ĐS:

3 1,5 0,54.10

F k N



 

   

 

  )

Dạng 3. Khảo sát sự cân bằng của một điện tích.

a.Phương pháp.

Khi một điện tích cân bằng đứng yên, lực tổng hợp tác dụng lên điện tích thỏa điều kiện:

1 2

FFF

   

   



Phương trình véc tơ trên thường được khảo sát theo một trong hai cách:

-Cộng lần lượt các véc tơ theo quy tắc hình bình hành, đưa hệ lực tác dụng lên điện tích về còn hai

lực. Hai lực này phải trực đối nhau (cùng giá, ngược chiều, cùng độ lớn).

-Phương pháp hình chiếu lên các trục tọa độ:

1 2 2 2

1 2

xxx

x y

y y y

F F F F F F

F F F

   



  

   







b.Bài tập.

Vật lí 11 THPT toàn tập - Biên soạn: Nguyễn Đình Vụ - Email: nguyendinhvu@thuvienvatly.com - Phone:0948249333

Trang 5

Bài 1. Hai điện tích

8 8

1 2

2.10 , 8.10

q C q C

 

   đặt tại A, B trong không khí,

8AB cm

. Một điện tích

đặt tại C. Hỏi:

a.C ở đâu để q

nằm cân bằng? (ĐS: CA = 8cm, CB = 16cm)

b.Dấu và độ lớn của q

để q

, q

cũng cân bằng? (ĐS:

8.10q C



  )

Bài 2. Hai điện tích

8 7

1 2

2.10 , 1,8.10

q C q C

 

   đặt tại A, B trong không khí,

8AB cm

. Một điện tích

đặt tại C. Hỏi:

a.C ở đâu để q

nằm cân bằng? (ĐS: CA = 4cm, CB = 12cm)

b.Dấu và độ lớn của q

để q

, q

cũng cân bằng? (ĐS:

4,5.10q C



)

Bài 3. Tại ba đỉnh của tam giác đều, người ta đặt ba điện tích giống nhau

1 2 3

6.10q q q q C



    . Hỏi

phải đặt điện tích thứ tư q

tại đâu, có giá trị bằng bao nhiêu để hệ thống đứng yên cân bằng.

(ĐS:

33,46.10

q q C



   

)

Bài 4. Ở mỗi đỉnh của hình vuông cạnh a có điện tích

10Q C





. Xác định dấu, độ lớn điện tích q đặt ở

tâm hình vuông để cả hệ điện tích cân bằng. (ĐS:

 

2 2 1

  

)

Bài 5. Hai quả cầu nhỏ cùng khối lượng

0,6m g

được treo trong không khí bằng hai sợi dây nhẹ cùng

chiều dài

50l cm

vào cùng một điểm. Khi hai quả cầu nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy nhau và cách

nhau một khoảng

6R cm

a.Tính điện tích của mỗi quả cầu. Lấy

10 /g m s

. (ĐS: 12.10

-9

b.Nhúng hệ thống vào rượu etylic (





), tính khoảng cách R’ giữa hai quả cầu, bỏ qua lực đẩy

Acsimet. Cho biết khi góc α nhỏ thì

sin tan

 



. (ĐS: 2cm)

Bài 6. Hai quả cầu lim loại nhỏ giống nhau mỗi quả cầu có điện tích q, khối lượng

10m g

, treo bởi hai

sợi dây cùng chiều dài

30l cm

vào cùng một điểm. Giữ quả cầu I cố định theo phương thẳng đứng, dây

treo quả cầu II sẽ lệch một góc





so với phương thẳng đứng. Cho

10 /g m s

. Tìm q? (ĐS: 10

-6

*Bài tập nâng cao.

Bài 1. Hai quả cầu kim loại nhỏ, giống nhau treo vào một điểm bởi hai dây cùng chiều dài

20l cm

Truyền cho hai quả cầu điện tích tổng cộng

8.10q C





, chúng đẩy nhau, các dây treo hợp thành góc

2 90





. Cho

10 /g m s

a.Tìm khối lượng mỗi quả cầu.

b.Truyền thêm cho một quả cầu điện tích q’, hai quả cầu vẫn đẩy nhau nhưng góc giữa hai dâu

treo giảm còn 60

. Tính q’.

Bài 2. Hai quả cầu nhỏ bằng kim loại giống nhau treo trên hai dây dài như nhau vào cùng một điểm, được

tích điện bằng nhau và cách nhau một đoạn

5a cm

. Chạm tay nhẹ vào một quả cầu. Tính khoảng cách

của chúng sau đó. (ĐS: 3,15cm)

Bài 3. Hai quả cầu nhỏ giống nhau khối lượng riêng D

được treo bằng hai dây nhẹ cùng chiều dài vào

cùng một điểm. Cho hai quả cầu nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy nhau và các dây treo hợp góc



Nhúng hệ thống vào chất điện môi lỏng có khối lượng riêng D

, góc giữa hai dây treo là

2 1

 



a.Tính ε của điện môi theo

1 2 1 2

, , ,D D

 

. (ĐS:

 

21 1

2 2

1 2

sin .tan

2 2

.sin .tan

2 2

D D

 



 





)

b.Xác định D

để

1 2

 



. (ĐS:





)

Lí thuyết và phân dạng bài tập Vật lý lớp 11 - Nguyễn Đình Vụ

Chủ đề:

Bài tập Vật lí 11

Bài tập Vật lí 11 nâng cao

Tài liệu liên quan

Tóm tắt công thức và lý thuyết môn Vật lý lớp 11

Trọn bộ lý thuyết và bài tập Vật lý lớp 11

Dòng điện không đổi - Hệ thống lý thuyết bài tập chuyên đề Vật lý 11

Trọn bộ lý thuyết và bài tâp (cơ bản và nâng cao) Vật lý 11