Hướng dẫn giải nhanh vật lí 11 cánh diều bài 2: Điện trường

MỞ ĐẦU

Trong Hình 2.1, thanh nam châm tác dụng lực lên vật bằng sắt mà không tiếp xúc với vật. Tương tự như vậy, chiếc lược tích diện tác dụng lực lên quả cầu tích điện cũng không tiếp xúc với quả cầu. Ở trung học cơ sở, ta đã biết, giống như lực hấp dẫn giữa các vật có khối lượng được thực hiện thông qua trường hấp dẫn, lực tác dụng của nam châm lên vật có tính chất từ được thực hiện thông qua từ trường của nam châm. Lực tác dụng giữa các vật tích điện có thông qua một trường nào không? Trường đó được đặc trưng bởi đại lượng nào?

Hướng dẫn trả lời:

Lực tác dụng giữa các vật tích điện thông qua trường điện. Trường điện được đặc trưng bởi đại lượng là điện trường. Điện trường tại một điểm trong không gian là đại lượng đo lường sức mạnh của trường điện tại điểm đó.

I. KHÁI NIỆM ĐIỆN TRƯỜNG

CH 1. Lấy một ví dụ lực hút của nam châm lên vật khác.

Hướng dẫn trả lời:

Ví dụ, nếu bạn đặt một nam châm lên một miếng sắt, lực hút từ nam châm sẽ kéo miếng sắt lên gần nam châm. 

II. CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG

CH 2. Tính độ lớn và vẽ hưởng của cường độ điện trường do một diện tích điểm 4.10⁻⁸C gây ra tại một điểm cách nói 5 cm trong môi trường có hắng số điền môi là 2 

Hướng dẫn trả lời:

Đổi 5cm = 0,05 m

$E = k\frac{|Q|}{\varepsilon r^{2}}=9.10^{9}\frac{4.10^{-8}}{2.0,05^{2}}=72000$ V/m 

III. ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN TRƯỜNG

LT 1. Hình 2.8 là hình dạng đường sức điện trường giữa hai điện tích. Xác định dấu của các điện tích ở mỗi hình a, b, c.

Hướng dẫn trả lời:

IV ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU

LT 2. Khoảng cách giữa hai bản phẳng song song là 15 mm, hiệu điện thể giữa chúng là 750 V. Lực tác dụng lên một quả cầu nhỏ tích điện ở trong khoảng không gian giữa hai bản là 1,2.10⁻⁷ N. Tính:

a) Độ lớn cường độ điện trường giữa hai bản.

b) Điện tích của quả cầu nhỏ. 

Hướng dẫn trả lời:

a) E =$\frac{U}{d} =\frac{750}{15.10^{-3}} = 5.10^{4}$ V/m

b) q =$\frac{F}{E} =\frac{1,2.10^{-7}}{5.10^{4}} ≈ 2,4.10^{-12}$ C

CH 3. Trong Hình 2.10, nếu tốc độ ban đầu của electron trong điện trường bằng không nó sẽ chuyển động như thế nào? 

Hướng dẫn trả lời:

Nó sẽ chuyển động theo hướng của lực điện trường tác dụng lên nó. Tốc độ của electron sẽ tăng dần theo thời gian do lực điện trường tác động liên tục lên nó.

CH 4. Trong ống phóng điện tử ở Hình 2.11, hiệu điện thế giữa hai cặp bản nằm ngang và giữa hai cặp bản thẳng đứng sẽ làm chùm electron bị lệch như thế nào?

Hướng dẫn trả lời:

• Khi có hiệu điện thế giữa hai cặp bản nằm ngang, điện trường sẽ được tạo ra theo hướng ngang. Chùm electron sẽ bị lệch theo hướng ngang và có thể tạo thành chùm hình chữ "S" trên màn hình hoặc cảm biến bên dưới.

• Khi có hiệu điện thế giữa hai cặp bản thẳng đứng, điện trường sẽ được tạo ra theo hướng thẳng đứng. Chùm electron sẽ bị lệch theo hướng thẳng đứng và có thể tạo thành chùm hình chữ "C" trên màn hình hoặc cảm biến bên dưới.

CH 5. Ống phóng điện tử có thể được sử dụng ở thiết bị nào?

Hướng dẫn trả lời:

Ống phóng điện tử có thể được sử dụng ở thiết bị: 

• TV, máy tính, điện thoại, máy ảnh...

• Thiết bị phát tia X, thiết bị chụp hình quang học, thiết bị nghiên cứu khoa học

Vận dụng. Vẽ sơ đồ giải thích cách dùng lực điện để tách riêng các ion trong một chùm gồm các ion có khối lượng và điện tích khác nhau. 

Hướng dẫn trả lời:

Cách dùng lực điện để tách riêng các ion trong một chùm gồm các ion có khối lượng và điện tích khác nhau 

• Tạo ra một chùm ion gồm các ion có khối lượng và điện tích khác nhau.

• Đưa chùm ion vào trong một khu vực có trường điện đều.

• Các ion trong chùm bị tác động bởi lực điện và di chuyển theo hướng của lực điện mạnh nhất.

• Sử dụng một loạt các trường điện với độ mạnh khác nhau để tác động lên chùm ion.

• Các ion sẽ bị tách riêng và di chuyển theo hướng của lực điện mạnh nhất tương ứng với trường điện đó.

• Sau khi đi qua các trường điện khác nhau, các ion sẽ được tách riêng và thu thập ở các vị trí khác nhau.

• Sử dụng các phương pháp phân tích khác nhau để xác định và đo lường các ion đã được tách riêng, chẳng hạn như phổ khối lượng (mass spectrometry).