[Lý 11]BÀI THAM KHẢO(Bài tập điện từ)

[tienk10]

mọi người xem nhé

 

[huongduongqn]

[f=800]https://server1.vnkienthuc.com/files/3/dien11-x.pdf[/f]
BÀI TẬP MÔN ĐIỆN VÀ TỪ
Câu1:Ba điện tích điểm q1= 2.10-8 C nằm tại điểm A; q2=4.10
-8
C nằm tại điểm B và q
3
nằm tại điểm C. Hệ thống nằm cân bằng trong không khí. Khoảng cách AB = 1cm.
a. Xác định điện tích q
3và khoảng cách BC.
b. Xác định cường độ điện trường tại các điểm A, B và C.
a. Hệ thống các điện tích chỉ nằm cân bằng nếu từng cặp lực điện tác dụng lên mỗi
điện tích cân bằng lẫn nhau.
Cả ba điện tích đều nằm trên một đường thẳng.Þ
Giảsử biết vị trí của hai điểm A và B, với AB = 1cm.
C không thể nằm ngoài đoạn AB vì nếu q
3nằm tại đó thì các lực mà q1và q2tác dụng lên
nó sẽ luôn cùng phương, cùng chiều và không thể cân bằng được.
C phải nằm trên đoạn ABÞ
Đặt AC = x(cm), BC = 1-x(cm)
Xét sự cân bằng của q3. Cường độ của các lực điện mà q
1và q2tác dụng lên q3
Vì F13= F23nên q1.(1-x)
C, ta có phương trình: x
Giải phương trình ta được: x1 = 0,414 cm và x2= -2,41 cm(loại)
Xét sự cân bằng của q1. Cường độ của các lực điện mà q2và q3 tác dụng lên q1 là:
x= 0,171q2= 6,84.1-93 = -0,684.10Þ-8Cb. Vì các điện tích q1, q2, q3nằm cân bằng, hợp lực của các lực điện tác dụng lên mỗi điện tích bằng không. Điều đó có nghĩa là cường độ điện trường tổng hợp tại các điểm A, B và C bằng không.EA = EB= EC = Câu 2 (1.11/32 giáo trình): Tại ba đỉnh ABC của một tam giác vuông ( Â = 900) đặt lần lượt các điện tích q1=1,44.10-8C, q2=2,43.10-8C, q3=2,56.10-8C. Các cạnh tam giác có độ dài a = 50cm, b =40cm, c = 30cm. Hãy xác định cường độ điện trường và điện thế do hệ gây ra tại điểm H là chân đường cao hạ từ A xuống cạnh BC.Phạm Thị TiênLớp: ĐHSP Vật Lí Giải:1 E EAABC vuông tại A, ta có: DsinÙ= Bab= 545040= vuông tại H b c Þ HBADBC ^Ta có: AH AH = AB.sin Ù=c.Bba= 24cm 3 EBA - HA = - HA =BH = 2 2 2 2c2 2 =18cm C H 23 E B 2 E-24 30 CH= BC -BH = a –BH =32cm
Gọi E1là cường độ điện trường gây ra tại H bởi điện tích q1
E2là cường độ điện trường gây ra tại H bởi điện tích q2
E3 làcường độ điện trường gây ra tại H bởi điện tích q3
Cường độ điện trường gây ra tại H bởi điện tích q1là:
có chiều hướng ra, có phương trùng với AHÞ E1
Cường độ điện trường gây ra tại H bởi điện tích q2là:E2 = k.28 922) 18 , 0 (10 . 43 , 2 . 10 . 9-=HBq cũng có chiều hướng ra, có phương trùng Þ E= 6750 (V/m) 2 với BHCường độ điện trường gây ra tại H bởi điện tích q3 là:E3=k.28 923) 32 , 0 (10 . 56 , 2 . 10 . 9-=CHq có chiều hướng ra và có phương trùng Þ E= 2250 (V/m) 3 với HCVì E2và E3ngược chiều nhau nên ta có:E23 = E2 –E3 = 6750 -2250 =4500 (V/m)Cường độ điện trường gây ra tại điểm H là:E= 15 , 5031212 (V/m)E + E =23 Điện thế:Gọi 3 2 1 lần lượt là các điện thế gây ra tại các điểm q1, q2, q3.j j j, , Điện thế gây ra tại điểm q1là:540Điện thế gây ra tại điểm q2là:
V j =Vậy E=5031,15 V/m và 2475
mF, C2= 5,30 F mCâu 3:a. Tìm điện dung tương đương của tổ hợp vẽ trên. Cho C1= 12,0
.mvà C3= 4,50 F
b. Một thế hiệu V= 12,5 V dược đặt cào hai đầu trên hình vẽ. Hỏi điện tích ở trên C1?
a. Vì C1 // C2nên ta có điện trở tương tương của tụ C1và C2là:
mC12 = C1+ C2= 17,3 F
C12nối tiếp C3nên điện trở tương đương của mạch là:
mVậy điện tích ở trên tụ C1là 31 C Câu 4(2.7/45 giáo trình): Trước một tấm kim loại phẳng vô hạn nối đất một khoảng a
người ta dặt một điện tích q. Tính mật độ điện mặt trên tấm kim loại tại điểm:
a. Cách q một đoạn bằng a.
b. Cách q một đoạn bằng r (r>a).
Do hiện tượng hưởng ứng tĩnh điện
trên bề mặt của tấm kim loại sẽ tích điện âm
với tổng điện tích hưởng ứng –q. Mật độ r q
điện tích hưởng ứng trên bề mặt là hàm số M H
phụ thuộc vào khoảng cách r tới điện tích q.
Esa. Tại H cách q một đoạn a, điện trường do
qlà cường độ điện trường do các điện tíchE
ahưởng ứng trên bề mặt gây ra, ta có:
Vì tấm kim loại nối đất nên điện thế của nó bằng 0
Ở trạng thái cân bằng tĩnh điện, điện trường bên trong
tấm kim loại bằng 0.
Từ hình vẽ ta có:
=0 (3) E aEq -
Câu 5:Hai tụ điện giống nhau được mắc song song với nhau và được đấu vào nguồn điện
có hiệu điện thế bằng U0. Trên mỗi bản tụ có điện tích Q0. Người ta tách nguồn ra khỏi
lấp đầy không gian một trong hai tụ. Hãy e =mạch và cho điện môi có hằng số điện môi 4
xác định:
a. Điện tích trên các bản mặt của hai bản tụ đó.
b. Hiệu điện thế giữa các bản mặt của mỗi bản tụ.
Giải:
a. Gọi C0là điện dung của mỗi một tụ, Cdlà điện dung của một tụ sau khi dã lấp đầy
, ta có:echất điện môi với hằng số điện môi bằng
Cd= 0
e.C
Q2= 2Q0 –Q1ÞGỉa sử sau khi cho điện môi vào tụ 1 thì: Q1 + Q2=2Q0
Ta biết: Q
Câu 6:Ba quả cầu kim loại nhỏ, có cùng khối lượng m= 0,1g và có cùng điện tích q = 10
-7
C, ban đầu đực giữ nằm yên tại 3 đỉnh của một tam giác đều cạnh a= 1,5 cm. Cùng một
lúc buông 3 quả cầu đó ra thì chúng dịch chuyển ra xa nhau theo phương các đường trung
trực của tam giác (một cách đối xứng) do tá dụng của lực đẩy tĩnh điện giũa chúng. Bỏ qua
tác dụng của trọng lực và lực của từ trường. Hãy tính:
a. Vận tốc của mỗi quả cầu khi chúng cách nhau một khoảng r = 4,5cm.
b. Công của lực điện trường để làm cho mỗi quả cầu dịch chuyển ra rất xa hai quả cầu
a. Vì hệ 3 quả cầu có tính đối xứng , nếu trong quá trình chúng dịch chuyển ra xa
nhau, các quả cầu luôn luôn nằm tại 3 đỉnh của tam giác đều có cạnh song song với
các cạnh của tam giác đều ban đầu cạnh a. Mỗi quả cầu chuyển động trong điện
trường tạo bởi hai quả cầu kia.
Xét chuyển động của một trong số 3 quả cầu đó. Ban đầu năng lượng của quả cầu
đó chỉ là thê năng trong điện trường :
E1= q(V1+V2) = q.2k.
b. Khi một quả cầu dịch chuyển ra rất xa thì khi đó cả 3
quả cầu ở rất xa. Do đó, công của lực điện trường để làm cho mỗi
quả cầu dịch chuyển ra rất xa hai quả cầu kia sẽ bằng:
Câu 7:Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại, có khối lượng 15g, được treo vào cùng
một điểm O bằng hai sợi chỉ không dãn, dài 18cm. Hai quả cầu tiếp xúc với nhau. Tích
điện cho một quả cầu thì thấy hai quả cầu đẩy nhau cho đến khi hai dây treo hợp với nhau
một góc 60
C nằm tại điểm A trong chân không. Một điện tích điểm
Cnằm tại điểm B trong chân không. Khoảng cách AB là 5cm.
a. Xác định cường độ điện trường tại điểm C với CA=3cm và CB=4cm.
Vecto cường độ điện trường do q2gây ra tại C A B
có phương nằm dọc theo BC, có chiều hướng về q2và cường độ là:
C và hiệu điện thế giữa hai bản sau khi nối nhau là 133V.
Câu 10:Cho một tụ điện cầu, bán kính hai bản là R1=1cm, R2= 3cm, hiệu điện thế giữa
hai bản là U0 = 500V, bên trong tích điện dương.
a. Tính cường độ điện trường tại điểm cách tâm O của hai bản là 1,5cm.
b. Một electron chuyển động với vận tốc ban đầu bằng không dọc theo đường sức
điện trường từ vị trí cách tâm O một khoảng r1= 2,5cm. Tìm vận tốc của electron
khi nó cách O một khoảng r2= 1,5cm.
Cho biết: Hệ thức liên hệ giữa cường độ điện trường
Câu 11:Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ 200 , 2= = = = W , C mCó C1= 4 F . Khi K mở, tụ C2m3 2 1 2 R R R F tích điện đến q2=4.10 .6C-Tính điện tích của C1khi K đóng.Giải:Khi K mở: R 3 2 1, , R R nối tiếp Hiệu điện thế ở hai bản tụ CE = I( V R R R 6 600 . 01 , 0 )+ + = =3 2 1 Khi K đóng: Mạch ngoài gồm 1 Rnối tiếp 2 R10 . 12- =Câu 12:Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ .e e 4 , 2 , 1 , 6 , 2 , 30 4 2 2 2 1 1 R R r V r V = =W==W = W = WCho biết Các ampe kế có điện trở không đáng kể, ampe kế A1chỉ số 0, ampe kế A1 4= A2chỉ I . Tính 3 1,R R .Giải eÁp dụng định luật Ohm cho đoạn mạch CVì IA1 =0, ta có: V R r U A A CD 6 2 2 2) (1 1e e = - + I = =Ta có: U V R DB 4 .= I =4 4 V U U U DB CD CB= + = + =10 4 6 Cường độ dòng điện 2 qua 2 Rlà:I= = = ABA521022RUI Cường độ dòng điện qua 1 là:eI = I + I = + =V 6 1 5 4 2 Cường độ dòng điện qua 1 Rvà R3là: và V 1= I =I V 5 2 1 (Vì I ) 0I = I =4 3 1A BÁp dụng định luật Ohm cho đoạn mạch
= + = - = - == + = - = - =Vậy:1 1e,r Câu 13:Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ A 1I .e e 8 , 0 , 4 , 0 , 4 , 4 , 0 , 6 2 2 1 1 R r V r V = = W = = W = WBiết 2IHãy tính: Ra. Hiệu điện thế UBA. 2 2 Ie,r b. Cường độ dòng điện qua các đoạn mạch.Giải:a. Gỉa sử các dòng điện 2 1 và I lần lượt qua các đoạn mạch BI I, 2 1B A B A và ARB có chiều như hình vẽ.e e, Áp dụng định luật Ohm tổng quát cho các đoạn mạch1B AVới đoạn mạch : e1 1 1I = + e U r hay AB11111rUr- BAUBA =+I =e e(1)2B AVới đoạn mạch : e2 2 2I = + eBA U r hay 22222rUr-U AB =+I =ABe e(2)BA =Với đoạn mạch ARB: U R I. hay RBAU (3)I =Ta lại có: 2 1 (4)I = I + IThay (1), (2), (3) vào (4) ta được:Vr r Rr rUr r r r RUrUrURU AB AB AB44 , 014 , 018 , 014 , 044 , 061 1 1)1 1 1(2 1221122112 12211=+ ++=+ ++Þ =Þ + + = +-+-=BABAe ee ee eVậy hiệu điện thế UABcần tìm bằng 4V1B Ab. Cường độ dòng điện qua đoạn mạch là:e= A-=-I =BA54 , 04 6111reU 2B ACường độ dòng điện qua đoạn mạch là:e= A-=-I =BA04 , 04 4222reU Vậy cường độ dòng điện qua đoạn mạch ARB là: 5 1 2 1= + = = AI I I I= = = W= = = W141146 , 1583311IURIURADAC1 1 Re,r Câu 14:Cho mạch điện như trên hình 1:Trong đó r1=r2 =5R,RA1=RA=2R,= e e2 1 5Bỏ qua điện trở của dây nối và khóa K. Khi KK đóng, số chỉ của ampe kế A2là một ampe. A R C B Xác định số chỉ ampe kế khi K mở và K đóng.Giải: R R RKhi K đóng, các dòng điện có chiều như *hình 2Ta có: RUDBI =3 2 2 De,r = A+A Þ I = I2021 ) (.2 3RR RA Hình1I2=I3+IA2 A = 2041UAB=I2.(R+r2) ) .(2e- + I +2 R RA A R U (1)BA Þ = - e2 51 , 3 Từ đó: R R R RUA 212042022652120212 , 70 22 121 1e e= - Þ I = I + I = -+I =ABAA(2)UAB= ) ( = 2 2e - I +1 1 1 R r 10512070453 R (3)- - e e5 Từ (1) và (2) suy ra: 055 , 22=Re(4)I = ATừ (4) và (2) ta có:
Khi K mở, điện trở của các đoạn mạch D D 2 1*
và ACD lần lượt là:A B A e e,
R1=2R +r1 + RA=
e e e = Þ = và biết R 275 , 10 5 1 2 1 e =Từ (4) ta có R 055 , 2 2
Áp dụng định luật Ohm tổng quát cho các đoạn mạch ACD D D , ,
) được mắc tổ hợp WCâu 15: Một bộ pin gồm 30 chiếc ( mỗi chiếc có e=0,9V, r0= 0,6
thành 3 nhóm song song mỗi nhóm 10 chiếc mắc nối tiếp . Mạch ngoài có điện trở R=
. Hãy tính khói lượng đồng bám vào catot trong thời gian t=5phút. Biết nguyên tử W205
lượng của đồng là 63,57.
Giải:
Bộ nguồn ghép hỗn hợp m=3 dãy, mỗi dãy có n=10 pin ghép nối tiếp có suất điện động E,
điện trở nội r được tính theo công thức sau:
Cường độ dòng điện mạchngoài tuân theo định luật Ohm:
Áp dụng định luật Faraday: