Giải SBT Vật lí 11 Chân trời bài 12: Điện trường

A. TRẮC NGHIÊM

Câu 12.1 (B): Đơn vị của cường độ điện trường là

A. V/m, C/N

B. V.m, N.C.

C. V/m, N/C.

D. V.m, C/N.

Trả lời:

Đáp án đúng C

Đơn vị của cường độ điện trường là V/m, N/C

Câu 12.2 (B): Những phát biểu nào sau đây là đúng?

(1) Cường độ điện trường do điện tích điểm gây ra tại một điểm phụ thuộc vào độ lớn điện tích thử đặt tại điểm đó.

(2) Vectơ cường độ điện trường tại mỗi điểm cùng chiều với lực tác dụng lên điện tích thử dương tại điểm đó.

(3) Cường độ điện trường tại một điểm đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó.

(4) Các đường sức của cùng một điện trường có thể cắt nhau.

(5) Điện trưởng do điện tích âm gây ra trong không gian là điện trưởng đều.

A. 2, 4.

B. 1,3.

C.2,3

D. 3, 4.

Trả lời:

Đáp án đúng C

(2) Vectơ cường độ điện trường tại mỗi điểm cùng chiều với lực tác dụng lên điện tích thử dương tại điểm đó.

(3) Cường độ điện trường tại một điểm đặc trưng cho tác dụng lực của điện trường tại điểm đó.

Câu 12.3 (B): Chọn từ cụm từ thích hợp trong bảng dưới đây để điền vào chỗ trống.

- Đường sức điện có các đặc điểm sau

+ Tại mỗi điểm trong điện trường (1)... đường sức điện đi qua. Số lượng đường sức điện qua một đơn vị diện tích vuông góc với đường sức tại một điểm trong không gian đặc trưng cho (2)... của điện trường tại điểm đó

+Các đường sức điện là những đường cong (3)... Đường sức điện phải bắt đầu từ một diện tích (4)... (hoặc ở vô cực) và kết thúc ở điện tích (5)... (hoặc ở vô cực).

– Điện trường đều có các đường sức điện (6)... và cách đều nhau.

Trả lời:

Đáp án đúng 

Đường sức điện có các đặc điểm sau

+ Tại mỗi điểm trong điện trường (1) chỉ có một đường sức điện đi qua. Số lượng đường sức điện qua một đơn vị diện tích vuông góc với đường sức tại một điểm trong không gian đặc trưng cho (2) độ mạnh yếu của điện trường tại điểm đó

+Các đường sức điện là những đường cong (3) không kín. Đường sức điện phải bắt đầu từ một diện tích (4) dương (hoặc ở vô cực) và kết thúc ở điện tích (5) âm (hoặc ở vô cực).

– Điện trường đều có các đường sức điện (6) song song và cách đều nhau.

Câu 12.4 (B): Trong các hình dưới đây, hình nào biểu diễn điện trưởng đều?

Trả lời:

Đáp án đúng C

Câu 12.5 (H): Cường độ điện trường do hai điện tích dương gây ra tại một điểm M lần lượt có độ lớn là 7 V/m và 15 V/m. Độ lớn cường độ điện trường tổng hợp tại M có thể nhận giá trị nào sau đây?

A. 21 V/m.

B. 23 V/m.

C.7V/m.

D. 5 V/m.

Trả lời:

Đáp án đúng A

Độ lớn cường độ điện trường tổng hợp tại M: 

$\left | E_{1}-E_{2} \right | \leq E_{M}\leq E_{1}+E_{2}$

=> 8 V/m $\leq E_{M} \leq$ 22 V/m

Câu 12.6 (H): Cường độ điện trường do một điện tích Q gây ra tại một điểm M là $\overset{\rightarrow }{E}$. Đặt tại M một điện tích thử dương. Nếu ta thay điện tích thủ ấy bằng một điện tích âm, độ lớn gấp 4 lần điện tích thử ban đầu thì cường độ điện trường tại M thay đổi như thế nào?

A. Độ lớn không đổi, có chiều ngược chiều $\overset{\rightarrow }{E}$

B. Độ lớn giảm 4 lần, có chiều ngược chiều $\overset{\rightarrow }{E}$.

C. Độ lớn giản 4 lần không đối chiếu.

D. Không đổi.

Trả lời:

Đáp án đúng D

Câu 12.7 (VD): Cho ba điểm A, B và C theo đúng thứ tự cùng nằm trên một đường sức điện của điện trường do điện tích q gây ra. Độ lớn cường độ điện trưởng tại A là 90 V/m, tại C là 5 V/m và BA = 2BC. Độ lớn cường độ điện trường tại B có độ lớn bằng bao nhiêu?

A. 7 V/m.

B. 21 V/m.

C. 14 V/m.

D. 9 V/m.

Trả lời:

Đáp án đúng D

Gọi O là điểm đặt điện tích q, vì BA=2BC => 3OB=2OC+OA

Vì E tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách

=> $\frac{3}{\sqrt{E_{B}}}=\frac{2}{\sqrt{E_{C}}}+\frac{1}{\sqrt{E_{A}}}$

=> $E_{B}=9 V/m$

B.TỰ LUẬN

Bài 12.1 (B): Hình 12.1 mô tả đường sức diện của các diện tích. Hãy xác định dấu của các điện tích trong từng trường hợp

Trả lời:

Hình a: $q_{1}$ > 0; $q_{2}$ < 0

Hình b: $q_{1}$ > 0; $q_{2}$ > 0

Hình c: q < 0

Bài 12.2 (B): Có thể dùng điện tích thử âm để khảo sát cường độ điện trường do điện tích điểm gây ra được không? Giải thích

Trả lời:

Vì cường độ điện trường do một điện tích điểm gây ra trong không gian không phụ thuộc vào điện tích thử nên ta có thể dùng điện tích thử âm. Khi đó, chiều của lực điện tác dụng lên điện tích thử ngược chiều với chiều vectơ cường độ điện trường.

Bài 12.3 (B): Đặt một điện tích –3.$10^{6}$ C tại điểm A trong chân không. Xác định cường độ điện trường tại B, biết AB = 15 cm.

Trả lời:

Độ lớn cường độ điện trường tại B là:

E=$\frac{k\left | Q \right |}{r^{2}}=\frac{9.10^{9}\left | -3.10^{-6} \right |}{0,15^{2}}$= 12.$10^{5}$ V/m, hướng từ B về A

Bài 12.4 (B): Một điện tích Q đặt trong chân không, cường độ điện trưởng tại điểm M cách Q là 20 cm, có độ lớn 450 V/m. Tính độ lớn của điện tích Q

Trả lời:

Độ lớn của điện tích Q:

Q = $\frac{Er^{2}}{k}=\frac{450.0,2^{2}}{9.10^{9}}=2.10^{-9}$ C

Bài 12.5 (H): Sắp xếp độ lớn cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra tại các điểm A, B, C (Hình 12.2) theo thứ tự tăng dần

Trả lời:

$E_{B}$ < $E_{A}$ < $E_{C}$

Bài 12.6 (H): Hai điện tích điểm có giá trị điện tích lần lượt là +3,0 $\mu $c và −5,0 $\mu $C được đặt tại hai điểm M và N trong chân không. Khoảng cách giữa M và N là 0,2 m. Gọi P là điểm mà cường độ điện trường tổng hợp tại đó bằng 0. Hãy xác định vị trí điểm P 

Trả lời:

Điểm nằm P ngoài đoạn MN và gần M hơn

Ta có: $\left | E_{1} \right |=\left | E_{2} \right |$

=> $\frac{k\left | q_{1} \right |}{MP^{2}}=\frac{k\left | q_{2} \right |}{(MP+0,2)^{2}}$

=> MP = 0,69m; NP = 0,89 m

Bài 12.7 (H): Một electron tự do có điện tích và khối lượng lần lượt là –1,6.$10^{-19}$C và 9,1.$10^{-31}$ kg được đặt vào điện trường đều E= 300 V/m. Tính độ lớn gia tốc mà electron thu được dưới tác dụng của lực tĩnh điện

Trả lời:

Ta có: F = |q|E = ma

Độ lớn gia tốc mà electron thu được dưới tác dụng của lực tĩnh điện là:

$a=\frac{\left | q \right |E}{m}=\frac{\left | -1,6.10^{-19} \right |300}{9,1.10^{-31}} = 5,3.10^{13} m/s^{2}$

Bài 12.8 (H): Đặt một điện tích Q = $10^{-6}$ C vào một môi trường có hằng số điện môi bằng 3.

a) Xác định vectơ cường độ điện trưởng tại điểm M cách Q là 2 cm.

b) Đặt tại M một điện tích q=−2.$10^{-8}$ C. Xác định lực điện tác dụng lên q

Trả lời:

Độ lớn cường độ điện trưởng tại điểm M:

E=$\frac{k\left | Q \right |}{\varepsilon r^{2}}$

=$\frac{9.10^{9}\left | 10^{-6} \right |}{3.0,02^{2}}$

=7,5.$10^{6}$ V/m

Hướng như hình vẽ: 

Độ lớn lực điện tác dụng lên q: 

F=$\left | q \right |E$=$\left | -2.10^{-8} \right |.7,5.10^{6}$=0,15 N

Hướng như hình vẽ: 

Bài 12.9 (VD): Cho hai điểm M và N cùng nằm trên một đường sức điện của điện trường do điện tích q gây ra. Độ lớn cường độ điện trường tại M là 45 V/m và tại N là 5 V/m. Độ lớn cường độ điện trường tại trung điểm I bằng bao nhiêu?

Trả lời:

Gọi O là điểm đặt lên điện tích q, ta có:

$E_{M}=k\frac{q}{OM^{2}}$

$E_{N}=k\frac{q}{ON^{2}}$

$\frac{E_{M}}{E_{N}}=\frac{ON^{2}}{OM^{2}}=\frac{45}{5}$=9

ON = 3OM

Ta có: 

$OI+OM+\frac{MN}{2}$

MN+ON_OM+2OM

OI = 2OM

Độ lớn cường độ điện trường tại trung điểm I:

$E_{I}=k\frac{q}{OI^{2}}=k\frac{q}{4OM^{2}}$

=$\frac{1}{4}E_{M}=\frac{1}{4}.45$=11,25 V/m

Bài 12.10 (VD): Có thể xem mô hình hạt nhân uranium là một quả cầu có bán kính 7,40.$10^{-15}$ m. Biết hạt nhân uranium có 92 proton, điện tích của một hạt proton là 1,60.$10^{-19}$ C. Xem gần đúng toàn bộ điện tích của hạt nhân uranium tập trung tại tâm của quả cầu Hạt nhân uranium sau đó giải phóng một hạt $\alpha $ chứa 2 proton tại bề mặt của hạt nhân (hiện tượng phóng xạ).

a) Tính cường độ điện trường tại bề mặt hạt nhân trước khi giải phóng hạt $\alpha $

b) Tính lực điện tác dụng lên hạt $\alpha $ tại bề mặt hạt nhân

Trả lời:

Cường độ điện trưởng trước phóng xạ: 

E=$k\frac{q}{r^{2}}$

=$9.10^{9}\frac{\left | 92.1,60.10^{19} \right |}{(7,40.10^{15})^{2}}$

=2,42.$10^{21}$ V/m

Cường độ điện trưởng sau phóng xạ:

E=$k\frac{q’}{r^{2}}$

=$9.10^{9}\frac{\left | (92-2).1,60.10^{19} \right |}{(7,40.10^{15})^{2}}$

=2,37.$10^{21}$ V/m

Lực điện tác dụng lên hạt $\alpha $:

F=$q\alpha E'=2.1,6.10^{19}.2,37.10^{21}$=758N

Bài 12.11 (VD): Hình 12.3 mô tả 6 trường hợp sắp xếp 4 điện tích điểm, trong đó các điện tích được đặt cách đều nhau bên trái và bên phải so với điểm O. Hãy sắp xếp độ lớn cường độ điện trưởng tại điểm O theo thứ tự tăng dần.

Trả lời:

$E_{1}$ < $E_{3}$ < $E_{4}$ < $E_{5}$ = $E_{6}$ < $E_{2}$