phu dao vật lý 11
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (588.19 KB, 45 trang )
21
F
21
F
12
F
q
1
.q
2
>0
r
21
F
12
F
r
q
1
.q
2
< 0
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Tuần 1- Tiết 1-2
Ngày soạn: 25/08/2013
CHỦ ĐỀ 1: ĐIỆN TÍCH. ĐỊNH LUẬT CU – LÔNG
A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Có hai loại điện tích: Điện tích âm (-) và điện tích dương (+)
2. Tương tác tĩnh điện:
+ Hai điện tích cùng dấu: Đẩy nhau;
+ Hai điện tích trái dấu: Hút nhau;
3. Định luật Cu - lông:
Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q
1
; q
2
đặt cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số
điện môi ε là
12 21
;F F
r r
có:
- Điểm đặt: trên 2 điện tích.
- Phương: đường nối 2 điện tích.
- Chiều: + Hướng ra xa nhau nếu q
1
.q
2
> 0 (q
1
; q
2
cùng dấu)
+ Hướng vào nhau nếu q
1
.q
2
< 0 (q
1
; q
2
trái dấu)
- Độ lớn:
1 2
2
.
.
q q
F k
r
ε
=
; Trong đó: k = 9.10
9
Nm
2
C
-2
; ε là hằng số điện môi của môi
trường, trong chân không ε = 1.
- Biểu diễn:
4. Nguyên lý chồng chất lực điện: Giả sử có n điện tích điểm q
1
, q
2
,….,q
n
tác dụng lên điện tích điểm q
những lực tương tác tĩnh điện
nn1
F, ,F,F
thì lực điện tổng hợp do các điện tích điểm trên tác dụng lên điện
tích q tuân theo nguyên lý chồng chất lực điện.
∑
=+++=
inn1
FF FFF
B. CÁC DẠNG BÀI TẬP
Dạng 1: Xác định lực tương tác giữa 2 điện tích và các đại lượng trong công thức định luật Cu – lông.
Phương pháp : Áp dụng định luật Cu – lông.
- Phương , chiều , điểm đặt của lực ( như hình vẽ)
- Độ lớn : F =
2
21
9
.
|.|.10.9
r
ε
- Chiều của lực dựa vào dấu của hai điện tích : hai điện tích cùng
dấu : lực đẩy ; hai điện tích trái dấu : lực hút
Dạng 2: Tìm lực tổng hợp tác dụng lên một điện tích.
Phương pháp : Dùng nguyên lý chồng chất lực điện.
- Lực tương tác của nhiều điện tích điểm lên một điện tích điểm lên một điện tích điểm khác :
→→→→
+++=
n
FFFF
21
- Biểu diễn các các lực
1
F
uur
,
2
F
uur
,
3
F
uur
…
n
F
uur
bằng các vecto , gốc tại điểm ta xét .
-Vẽ các véc tơ hợp lực theo quy tắc hình bình hành .
- Tính độ lớn của lực tổng hợp dựa vào phương pháp hình học hoặc định lí hàm số cosin.
1
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
*Các trường hợp đăc biệt:
1 2 1 2
1 2 1 2
2 2
1 2 1 2
2 2
1 2 1 2 1 2
.
.
(F , ) 2 os
F F F F F
F F F F F
E E F F F
F F F F F F c
α α
↑↑ ⇒ = +
↑↓ ⇒ = −
⊥ ⇒ = +
= ⇒ = + +
r r
r r
r r
r r
C. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 1: Hai điện tích điểm bằng nhau được đặt trong không khí cách nhau 10 cm, lực tương tác giữa hai điện
tích là 1N. Đặt hai điện tích đó vào trong dầu có
ε
= 2 cách nhau 10 cm. hỏi lực tương tác giữa chúng là bao
nhiêu?
Hướng dẫn:
- Trong không khí:
1 2
2
| . |q q
F k
r
=
- Trong dầu:
/
1 2
2
| . |
.
q q
F
r
ε
=
- Lập tỉ số:
/
/
1 1 1
0,5
2 2 2
F F
F
F
ε
= = ⇒ = = =
N.
Bài 2: Hai điện tích điểm bằng nhau, đặt trong chân không cách nhau một khoảng r
1
= 2 cm. lực tương tác
giữa chúng là 1,6.10
-4
N.
a) Tìm độ lớn hai điện tích đó?
b) Khoảng cách r
2
giữa chúng là bao nhiêu để lực tác dụng giữa chúng là 2,5.10
-4
N?
Hướng dẫn:
a) Ta có:
1 2
1
2
1
.q q
F k
r
=
( )
2
4 2
2
2
18
1 1
9
1,6.10 . 2.10
.
64
.10
9
9.10
F r
q
k
− −
−
⇒ = = =
Vậy: q = q
1
= q
2
=
9
8
.10
3
C
−
.
b) Ta có:
1 2
2
2
2
.q q
F K
r
=
suy ra:
2 2
2
1 2 1 1
2
2
2 2
1
.F r F r
r
F F
r
= ⇒ =
Vậy r
2
= 1,6 cm.
Bài 3 : Hai điện tích điểm q
1
= -10
-7
C và q
2
= 5.10
-8
C đặt tại hai điểm A và B trong chân không cách nhau 5
cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích q
0
= 2.10
-8
C đặt tại điểm C sao cho CA = 3 cm, CB =
4 cm.
Hướng dẫn :
- Lực tương tác giữa q
1
và q
0
là :
1 0
2
1
2
.
2.10
q q
F k N
AC
−
= =
- Lực tương tác giữa q
2
và q
0
là :
2 0
3
2
2
.
5,625.10
q q
F k N
BC
−
= =
- Lực điện tác dụng lên q
0
là :
2 2 2
1 2
1 2
2,08.10F F F F F F N
−
= + ⇒ = + =
ur ur ur
Bài 4 : Hai điện tích q
1
= 4.10
-5
C và q
2
= 1.10
-5
C đặt cách nhau 3 cm trong không khí.
a) Xác định vị trí đặt điện tích q
3
= 1.10
-5
C để q
3
nằm cân bằng ?
b) Xác định vị trí đặt điện tích q
4
= -1.10
-5
C để q
4
nằm cân bằng ?
Hướng dẫn :
2
Q
2
B
A
CQ
0
Q
1
F
1
F
2
F
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
- Gọi
13
F
ur
là lực do q
1
tác dụng lên q
3
23
F
ur
là lực do q
2
tác dụng lên q
3
- Để q3 nằm cân bằng thì
13 23
0F F+ =
ur ur r
13 23
F F⇒ = −
ur ur
13 23
,F F⇒
ur ur
cùng phương, ngược chiều và F
13
= F
23
Vì q
1
, q
2
, q
3
>0 nên M nằm giữa A và B.
Đặt MA = x
Ta có :
( )
1 3 2 3
2 2
3
q q q q
k k
x
x
=
−
2 2
1
2
4
3 3
q
x x
q x x
⇒ = ⇒ =
÷ ÷
− −
⇒
x = 2 cm.
b) Nhận xét : khi thay q
4
= -1.10
-5
C thì không ảnh hưởng đến lực tương tác nên kết quả không thay đổi,
vậy x = 2 cm.
Bài 5 : Hai điện tích q
1
= 8.10
-8
C và q
2
= -8.10
-8
C đặt tại A và B trong không khí cách nhau một khoảng
AB = 6 cm. Xác định lực điện tác dụng lên q
3
= 8.10
-8
Cđặt tại C nếu :
a) CA = 4 cm và CB = 2 cm.
b) CA = 4 cm và CB = 10 cm.
c) CA = CB = 5 cm.
Hướng dẫn:
- Sử dụng nguyên lý chồng chất lực điện.
a) F = F
1
+ F
2
= 0,18 N
b) F = F
1
– F
2
= 30,24.10
-3
N
c) C nằm trên trung trực AB và F = 2F1.cos
α
= 2.F
1
.
AH
AC
= 27,65.10
-3
N
***
3
q
1
q
2
A B
M
q
F
23
F
13
x
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Tuần 2- Tiết 3-4
Ngày soạn: 8/09/2013
Chủ đề 2: Điện trường. Cường độ điện trường
I. MỤC TIÊU
1.Ki ế n th ứ c:
- Phát biểu được đònh nghóa của cường độ điện trường và nêu được đặc điểm của vectơ cường độ điện
trường.
- Nắm chắc và vận dụng được nguyên lý chồng chất điện trường.
- Nêu được khái niệm đường sức điện và các đặc điểm của đường sức điện.
2. Kó năng:
- Xác đònh phương chiều của vectơ cường độ điện trường tại mỗi điểm do điện tích điểm gây ra.
- Vận dụng quy tắc hình bình hành xác đònh hướng của vectơ cường độ điện trường tổng hợp.
- Giải các bài tập nâng cao về điện trường.
3.Thái đ ộ : -Rèn luyện kĩ năng làm việc nghiêm túc, độc lập nghiên cứu, tác phong lành mạnh và có tính tập
thể
II. CHUẨN BỊ
Giáo viên : + Xem, giải các bài tập sgk và sách bài tập.
+ Chuẩn bò thêm nột số câu hỏi trắc nghiệm và bài tập khác.
Học sinh : + Giải các câu hỏi trắc nghiệm và bài tập thầy cô đã ra về nhà.
+ Chuẩn bò sẵn các vấn đề mà mình còn vướng mắc cần phải hỏi thầy cô.
III. PHƯƠNG PHÁP: Thuyết trình, phát vấn, động não
IV. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
Tiết3
Hoạt động 1 (5 phút) nêu công thức tính cường độ điện trường do 1 điện tích điểm Q gây ra cách nó 1
khoảng r, và nêu nguyên lý chồng chất điện trường
Hoạt động 2 (15 phút) : củng cố kiến thức lý thuyết
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Tại sao các điện tích không va
chạm vào nhau mà chung vẫn hút
hoặc đẩy nhau?
Điện trương là gì? Đại lượng nào
đặc trưng cho điện trường về
phương diện truyền tương tác điện?
Cường độ điện trường là đại lượng
véc tơ hay đại số?
Biểu diễn phương chiều của một số
điện tích điểm?
Để biểu diễn điện trường ta làm thế
nào?
Nêu các đặc điểm, tính chất và
phương pháp vẽ các đường sức
điện?
Phát biểu nguyên lí chồng chất điện
trường?
Nhờ xung quanh các điện
tích có một môi trường
truyền tương tác đặc biệt
gọi là điện trường.
Nêu đònh nghóa
Cường độ điện trường là
đại lượng véc tơ
Biểu diễn đương sức
điện
* Điện trường:
Đònh nghóa: SGK
* Cường độ điện trường:
- Đònh nghóa: SGK
- Biểu thức:
F
E
q
=
(1)
Đường sức điện : SGK
- q > 0 :
E
ur
Hướng ra xa điện
tích
- q < 0 :
E
ur
Hướng vào điện tích
* Nguyên lí chồng chất điện
trường:
4
M
E
ur
M
1
E
ur
2
E
ur
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
1 2
M n
E E E E
= + + +
uuur uur uur uur
Hoạt động 3 (23 phút) : Giải các bài tập tự luận.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Hãy nêu phương phap
giải?
Hãy vẽ hình và tính?
Hãy xác đònh OM theo
OA và OB?
Làm thế nào để tinh được
E tại M theo OA và OB?
Hãy giải và suy ra kết
quả?
Bài 2 Bỏ điện tích ở O.
Đặt vào A, B hai điện
tích
1 2
0q q q= = >
trong không khí. Biết AB
= 2a. Xác đònh cường độ
điện trường tai N theo
phương trung trực của AB
và cách AB đoạn h.
GV: Vẽ hình và nêu
phương pháp giải?
Hãy tính ?
HS: Xác đònh các giá tri
của E theo những dữ kiên
đã biết.
Từ đó suy ra
M
E
ur
HS : Rút E tờ (1), (2), (3)
thay vào (4)
Xác đònh các cường độ
điện trường thành phần
tác dụng lên N sau đó
dùng nguyên lí chồng chất
điên trường.
Cho hai điểm A và B cùng ở trên một đường
sức của điện trường do điện tích điểm q đặt tại
O gây ra. Biết độ lớn cường độ điện trường tại
A và B lân luọt là
1 2
,E E
và A gần O hơn B.
Tinh độ lơn cường độ điện trường tại M, trung
điểm của AB.
Cường độ điện trường do q gây ra tại các điểm
như hình vẽ.
Độ lớn:
- Tại A:
1
2
.
q
k
E
OA
ε
=
(1)
- Tại B:
2
2
.
q
k
E
OB
ε
=
(2)
- Tại M :
3
2
.
q
k
E
OM
ε
=
(3)
Vì M là trung điểm của AB nên :
2
OA OB
OM
+
=
(4)
Từ (1), (2), (3) và (4) ta được:
( )
1 2
3
2
1 2
4E E
E
E E
=
+
Ta có:
1 2N
E E E= +
uuur uur uur
Trong đo ù
1
E
uur
,
2
E
ur
có phương chiều như hình
vẽ. Độ lớn:
1 2
2 2 2
q q
E E k k
AN a h
= = = =
+
(5)
Từ hình vẽ ta có:
( )
1
2 2
2 2
2 2 . .
N
q h
E E cos k
a h
a h
α
= =
+
+
5
O
A BM
q > 0
1
E
uur
2
E
uur
A B
M
N
h
α
1
E
uur
2
E
uur
N
E
uuur
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Làm thế nào để tính được
góc
α
?
Về hãy đònh vò trí của h
để
N
E
cực đại. Tính giá
trò cực đại này?
Hoàn thiện bài giải
( )
3
2 2
2
2
N
kqh
E
a h
⇒ =
+
:
Hoạt động 4(2 phút): giao nhiệm vụ về nhà: làm các bài tập sbt hoàn thiện bài tập vừa làm vào vở
Tiết 4
Hoạt động 1 (5phút) :
Nêu khái niệm điện trường và các tính chất của đường sức điện
Hoạt động 2 (35 phút) : Giải các bài tập tự luận.
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học
sinh
Nội dung cơ bản
Bài 12 trang 21 SGK :
Gợi ý :
+ Dựa vào nglý chồng chất điện
trường , nếu cường độ điện
trường tổng hợp = 0 thì các điện
trường do q1 ,q2 gây ra tại M có
chiếu và độ lớn ntn với nhau?
+ Vậy điểm M phải nằm ở vị trí
nào ?
+ Ta có : E
1
= E
2
tìm vị trí M
ntn?
+ Tại M : E
M
= 0 nên có điện
trường khơng ?
u cầu HS hồn chỉnh bài giải.
Bài 2 ( bổ sung )
Cho hai điện tích +q và – q tại
A, B với AB = 2a trong khơng
khí .
a) Xác định cường độ điện
trường tại điểm trên trung
trực AB, cách AB đoạn x ?
b) Tính x để E
M
cực đại và tính
giá trị cực đại đó ?
GV hướng dẫn cách giải:
+ Biểu diễn các vectơ thành
phần
xác định vectơ tổng?
+ Độ lớn vec tơ tổng? ( lưu ý
cách vẽ hình )
+ Từ cơng thức tính E
khi
nào E
max
?
u cầu HS hồn chỉnh ( GV
theo giỏi và hỗ trợ cho học sinh )
HS suy luận ( dựa vào
gợi ý ) , lập luận tìm vị
trí M
Vận dụng : E
1
= E
2
,
tìm vị trí M
- HS nắm hướng giải và
gợi ý của GV , hồn thành
bài tốn .
Bài 12 tr 21 SGK
Ta có :
1 2 1 2
0
M
E E E E E= + = ⇒ = −
r
r r r r r
Mà
1 2
AM;E E BM M AB↑↑ ↑↓ ⇒ ∈
uuuur uuuur
r r
và ngồi
đoạn AB
1 2 1 2
;E E q q= <
nên M ở gần A.
Gọi : AB= l ; AM = x : khi đó:
E
1
= E
2
X=64,6cm
Bài 2
a)
1 2
2 2
q
E E k
a x
= =
+
Từ hình vẽ :
( )
1
3/2
2 2
2 . os 2
a
M
a
E E c kq
x
α
= =
+
; chiều
như hình vẽ.
b) Để E
max
thì
( )
2 2
min
a x+ ⇒
x = 0
Hoạt động 3(5 phut):củng cố giao nhiệm vụ về nhà:
nhắc lại các kiến thức cơ bản
6
⊕
Θ
M A B
Q
1
Q
2
2
E
r
1
E
r
A B
x
M
E
r
1
E
r
2
E
r
⊕
e
M
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
làm các bài tập sbt hoàn thiện bài tập vừa làm vào vở
7
M
E
r
r
M
E
r
r
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Tuần 3- Tiết 5-6
Ngày soạn: 14/09/2013
Chủ đề 3: ĐIỆN TRƯỜNG
A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Khái niệm điện trường: Là môi trường tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt
trong nó.
2. Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực.
EqF
q
F
E
.=⇒=
Đơn vị: E (V/m)
q > 0 :
F
cùng phương, cùng chiều với
E
.
q < 0 :
F
cùng phương, ngược chiều với
E
.
3. Đường sức điện - Điện trường đều.
a. Khái niệm đường sức điện:
*Khái niệm đường sức điện: Là đường cong do ta vạch ra trongđiện
trường sao cho tại mọi điểm trên đường cong, vector cường độ điện
trường có phương trùng với tiếp tuyến của đường cong tại điểm đó, chiều
của đường sức là chiều của vector cường độ điện trường.
*Đường sức điện do điện tích điểm gây ra:
+ Xuất phát từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm;
+ Điện tích dương ra xa vô cực;
+ Từ vô cực kết thúc ở điện tích âm.
b. Điện trường đều
Định nghĩa: Điện trường đều là điện trường có vector
cường độ điện trường tại mọi điểm bằng nhau cả về
phương, chiều và độ lớn.
* Đặc điểm: Các đường sức của điện trường đều là những
đường thẳng song song cách đều.
4. Véctơ cường độ điện trường
E
r
do 1 điện tích điểm Q gây ra tại một điểm M cách Q một đoạn r có: -
Điểm đặt: Tại M.
- Phương: đường nối M và Q
- Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0
Hướng vào Q nếu Q <0
- Độ lớn:
2
.
Q
E k
r
ε
=
k = 9.10
9
2
2
.N m
C
÷
- Biểu diễn:
5. Nguyên lý chồng chất điện trường: Giả sử có các điện tích q
1
, q
2
,… ,q
n
gây ra tại M các vector cường độ
điện trường
nn1
E, ,E,E
thì vector cường độ điện trường tổng hợp do các điện tích trên gây ra tuân theo
nguyên lý chồng chất điện trường.
∑
=+++=
inn1
EE EEE
B. CÁC DẠNG BÀI TẬP
Dạng 1: Xác định cường độ điện trường do điện tích gây ra tại một điểm
Phương pháp:
Cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra có:
8
q >0 0 q < 0
M
M
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
+ Điểm đặt: Tại điểm đang xét;
+ Phương: Trùng với đường thẳng nối điện tích Q và điểm đang xét;
+ Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0 và hướng về Q nếu Q < 0;
+ Độ lớn: E = k
2
r
Q
ε
, trong đó k = 9.10
9
Nm
2
C
-2
.
Dạng 2: Xác định lực điện trường tác dụng lên một điện tích trong điện trường
Phương pháp:
Lực tĩnh điện tác dụng lên điện tích q đặt trong điện trường:
EqF =
F
có: + Điểm đặt: tại điểm đặt điện tích q;
+ Phương: trùng phương với vector cường độ điện trường
E
;
+Chiều: Cùng chiều với
E
nếu q > 0 và ngược chiều với
E
nếu q <0;
+ Độ lớn: F =
Eq
Dạng 3: Xác định cường độ điện trường tổng hợp do nhiều điện tích gây ra tại một điểm.
Phương pháp: sử dụng nguyên lý chồng chất điện trường.
- Áp dụng nguyên lí chồng chất điện trường :
n
EEEE
→→→→
+++=
21
.
- Biểu diễn
1
E
uur
,
2
E
uur
,
3
E
uur
…
n
E
uur
bằng các vecto.
- Vẽ vecto hợp lực
E
uur
bằng theo quy tắc hình bình hành.
- Tính độ lớn hợp lực dựa vào phương pháp hình học hoặc định lí hàm số cosin.
* Các trường hợp đặ biệt:
1 2 1 2
1 2 1 2
2 2
1 2 1 2
2 2
1 2 1 2 1 2
E .
.
(E , ) 2 os
E E E E
E E E E E
E E E E E
E E E E E E c
α α
↑↑ ⇒ = +
↑↓ ⇒ = −
⊥ ⇒ = +
= ⇒ = + +
r r
r r
r r
r r
C. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 1: Hai điện tích điểm q
1
= 4.10
-8
C và q
2
= - 4.10
-8
C nằm cố định tại hai điểm AB cách nhau 20 cm trong
chân không.
1. Tính lực tương tác giữa 2 điện tích.
2. Tính cường độ điện trường tại:
a. điểm M là trung điểm của AB.
b. điểm N cách A 10cm, cách B 30 cm.
c. điểm I cách A 16cm, cách B 12 cm.
d. điểm J nằm trên đường trung trực của AB cách AB một đoạn 10
3
cm
Hướng dẫn:
1. Lực tương tác giữa 2 điện tích:
( )
8 8
1 2
9 5
2
2
4.10 .( 4.10 )
.
9.10 . 36.10 ( )
.
0,2
q q
F k N
r
ε
− −
−
−
= = =
2. Cường độ điện trường tại M:
a. Vectơ cđđt
1 2
;
M M
E E
r r
do điện tích q
1
; q
2
gây ra tại M có:
- Điểm đặt: Tại M.
- Phương, chiều: như hình vẽ
- Độ lớn:
( )
8
9 3
1 2
2
2
4.10
9.10 . 36.10 ( / )
.
0,1
M M
q
E E k V m
r
ε
−
= = = =
9
1M
E
r
2M
E
r
q
1
q
2
M
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Vectơ cường độ điện trường tổng hợp:
1 2M M
E E E= +
r r r
Vì
1 2M M
E E
r r
Z Z
nên ta có E = E
1M
+ E
2M
=
3
72.10 ( / )V m
b. Vectơ cđđt
1 2
;
N N
E E
r r
do điện tích q
1
; q
2
gây ra tại N có:
- Điểm đặt: Tại N.
- Phương, chiều: như hình vẽ
- Độ lớn:
( )
( )
1
2
8
1
9 3
1
2
2
8
2
9
2
2
2
4.10
9.10 . 36.10 ( / )
.
0,1
4.10
9.10 . 4000( / )
.
0,3
M
M
M
M
q
E k V m
r
q
E k V m
r
ε
ε
−
−
= = =
−
= = =
Vectơ cường độ điện trường tổng hợp:
1 2M M
E E E= +
r r r
Vì
1 2M M
E E
r r
Z [
nên ta có
1N 2N
E = E - E = 32000 (V/m)
c. Vectơ cđđt
1 2
;
I I
E E
r r
do điện tích q
1
; q
2
gây ra tại I có:
- Điểm đặt: Tại I.
- Phương, chiều: như hình vẽ
- Độ lớn:
( )
( )
1
2
8
1
9 3
1
2
2
8
2
9 3
2
2
2
4.10
9.10 . 14,1.10 ( / )
.
0,16
4.10
9.10 . 25.10 ( / )
.
0,12
I
M
I
M
q
E k V m
r
q
E k V m
r
ε
ε
−
−
= = ≈
−
= = =
Vectơ cường độ điện trường tổng hợp:
1 2M M
E E E= +
r r r
Vì AB = 20cm; AI = 16cm; BI = 12cm
2 2 2
AB AI BI⇒ = +
1 2M M
E E⇒ ⊥
r r
nên ta có
2 2 3
1N 2N
E = E + E 28,7.10 (V/m)≈
d. Vectơ cđđt
1 2
;
J J
E E
r r
do điện tích q
1
; q
2
gây ra tại J có:
- Điểm đặt: Tại J.
- Phương, chiều: như hình vẽ
- Độ lớn:
( )
1
8
1
9 3
1 2
2
2
4.10
9.10 . 9.10 ( / )
.
0,2
J
J J
q
E E k V m
r
ε
−
= = = =
Vectơ cường độ điện trường tổng hợp:
1 2J J
E E E= +
r r r
Ta có: IH = 10
3
cm; AH = AB/2 = 10cm
· ·
0
tan 3 60
IH
IAH IAH
AH
⇒ = = ⇒ =
·
(
)
0
1 2
; 120
M M
E E
α
⇒ = =
r r
nên ta có
2 2 3
1J 2J 1J 2J
E = E + E 2E E .cos =9.10 (V/m)
α
+
Hoặc :
3
1
2. .cos 9.10 ( / )
2
α
= =
÷
j
E E V m
10
1N
E
r
2N
E
r
q
1
q
2
1I
E
r
2I
E
r
q
1
q
2
I
E
r
A
B
I
A
B
I
1J
E
r
q
1
q
2
2J
E
r
J
E
r
A
B
I
N
H
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Bài 2 : Tại hai điểm A và B đặt hai điện tích điểm q
1
= 20
C
µ
và q
2
= -10
C
µ
cách nhau 40 cm trong chân
không.
a) Tính cường độ điện trường tổng hợp tại trung điểm AB.
b) Tìm vị trí cường độ điện trường gây bởi hai điện tích bằng 0 ?
Hướng dẫn :
a) Gọi
1
E
ur
và
2
E
ur
vecto là cường độ điện trường do q
1
và q
2
gây ra tại trung điểm A, B.
- Điểm đặt : tại I
- Phương, chiều : như hình vẽ
- Độ lớn :
- Gọi
E
ur
là vecto cường độ điện trường tổng hợp tại I :
1 2
E E E= +
uur ur ur
Vậy : E = E
1
+ E
2
= 6,75.10
6
V/m.
b) Gọi C là điểm có cddt tổng hợp
0
c
E =
ur r
/ /
2
1
,E E
uur uur
là vecto cddt do q
1
và q
2
gây ra tại C.
Có :
/ / /
1 2
0E E E= + =
uur uur uuur
r
/ /
1 2
E E⇒ =−
uur uuur
Do q
1
> |q
2
| nên C nằm gần q
2
Đặt CB = x
40AC x→ = +
, có :
( )
1 2
/ /
1 2
2 2
2
1
2
40
40 40
2 96,6
q q
E E K k
x
x
q
x x
x cm
q x x
= ⇔ =
+
+ +
→ = → = → =
÷
Bài 3 : Hai điện tích điểm q1 = 1.10
-8
C và q2 = -1.10
-8
C đặt tại hai điểm A và B cách nhau một khoảng 2d
= 6cm. Điểm M nằm trên đường trung trực AB, cách AB một khoảng 3 cm.
a) Tính cường độ điện trường tổng hợp tại M.
b) Tính lực điện trường tác dụng lên điện tích q = 2.10
-9
C đặt tại M.
Hướng dẫn :
a) Gọi
1
2
,E E
ur ur
là vecto cddt do q
1
và q
2
gây ra tại M
E
ur
là vecto cddt tổng hợp tại M
Ta có :
1 2
E E E= +
ur ur ur
, do q
1
= | -q
2
| và MA = MB nên
E
1
= E
2
, Vậy E = 2.E
1
.cos
α
Trong đó: cos
α
=
d
MA
, MA =
2 2 2
3 3 3 2.10 m
−
+ =
11
1
1
2
2
2
2
q
E k
IA
q
E k
IB
=
=
2
r
E
q
1
q
2
1
r
E
r
E
A
B
M
d
α
α
d
q
1
q
2
A
B
I
E
1
E
E
2
/
1
r
E
/
2
r
E
q
1
q
2
A
B
C
x
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Vậy: E = 7.10
4
V/m.
b) Lực điện tác dụng lên điện tích q đặt tại Mcó:
- Điểm đặt: tại M
- Phương, chiều: cùng phương chiều với
E
ur
(như hình vẽ)
- Độ lớn: F = |q|.E =
9 4 4
2.10 .7.10 1,4.10 N
− −
=
Bài 4: Tại 3 đỉnh hình vuông cạnh a = 30cm, ta đặt 3 điện tích dương q
1
= q
2
= q
3
= 5.10
-9
C.Hãy xác định:
a) Cường độ điện trường tại đỉnh thứ tư của hình vuông?
b) Lực tác dụng lên điện tích q = 2.10
-6
C đặt tại đỉnh thứ tư này?
Hướng dẫn:
a) Gọi
1 2 3
, ,E E E
ur ur ur
là vecto cường độ điện trường do q
1
, q
2
, q
3
gây ra tại đỉnh thứ tư hình vuông
Và
E
ur
là vecto cường độ điện trường tại đó.
Ta có:
1 2 3
E E E E= + +
ur ur ur ur
Gọi
13
E
ur
là vecto cường độ điện trường tổng hợp của
1
3
,E E
ur ur
Vậy :
E
ur
=
13
E
ur
+
2
E
ur
⇒
E = E
13
+E
2
E =
( )
2
2 2
2 9,5.10
2
q q
k k
a
a
+ =
V/m.
b) Lực điện tác dụng lên điện tích q là :
F = |q|.E = 2.10
-6
.9,5.10
2
= 19.10
-4
N
Bài 5 : Tại 3 đỉnh hình vuông cạnh a = 20 cm, ta đặt 3 điện tích cùng độ lớn q
1
= q
2
= q
3
= 3.10
-6
C. Tính
cường độ điện trường tổng hợp tại tâm hình vuông ?
ĐS : E = 1,35.10
6
V/m.
Bài 6 : Một quả cầu nhỏ khối lượng m = 1g, mang điện tích q = 10
-5
C, treo bằng sợi dây mảnh và đặt trong
điện trường đều E. Khi quả cầu nằm cân bằng thì dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc
60
o
α
=
.
Xác định cường độ điện trường E, biết g = 10m/s
2
.
ĐS : E = 1730 V/m.
Bài 7 : Một điện tích điểm q = 2.10
6
C đặt cố định trong chân không.
a) Xác định cường độ điện trường tại điểm cách nó 30 cm ?
b) Tính độ lớn lực điện tác dụng lên điện tích 1
C
µ
đặt tại điểm đó ?
c) Trong điện trường gây bởi q, tại một điểm nếu đặt điện tích q
1
= 10
-4
C thì chịu tác dụng lực là 0,1 N. Hỏi
nếu đặt điện tích q
2
= 4.10
-5
C thì lực điện tác dụng là bao nhiêu ?
ĐS : a) 2.105 V/m, b) 0,2 N, c) 0,25 N
12
q
1
E
13
E
3
E
2
E
E
1
q
2
q
3
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Tuần 4- Tiết 7-8
Ngày soạn: 20/09/2013
CHỦ ĐỀ 4: CƠNG CỦA LỰC ĐIỆN. ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾ. TỤ ĐIỆN.
A. TĨM TẮT LÝ THUYẾT
1. Cơng của lực điện trường:
* Đặc điểm: Cơng của lực điện tác dụng lên tác dụng lên một điện tích khơng phụ thuộc vào dạng quỹ đạo
mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối của quỹ đạo (vì lực điện trường là lực thế).
* Biểu thức: A
MN
= qEd
Trong đó, d là hình chiếu của quỹ đạo lên phương của đường sức điện.
Chú ý:
- d > 0 khi hình chiếu cùng chiều đường sức.
- d < 0 khi hình chiếu ngược chiều đường sức.
2. Liên hệ giữa cơng của lực điện và hiệu thế năng của điện tích
A
MN
= W
M
- W
N
3. Điện thế. Hiệu điện thế
- Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho điện trường về phương diện
tạo ra thế năng khi đặt tại đó một điện tích q.
Cơng thức: V
M
=
q
A
M∞
- Hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện cơng của điện
trường khi có 1 điện tích di chuyển giữa 2 điểm đó.
U
MN
= V
M
– V
N
=
q
A
MN
Chú ý:
- Điện thế, hiệu điện thế là một đại lượng vơ hướng có giá trị dương hoặc âm;
- Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường có giá trị xác định còn điện thế tại một điểm
trong điện trường có giá trị phụ thuộc vào vị trí ta chọn làm gốc điện thế.
- Nếu một điện tích dương ban đầu đứng yên, chỉ chòu tác dụng của lực điện thì nó sẽ có xu hướng di
chuyển về nơi có điện thế thấp (chuyển động cùng chiều điện trường). Ngược lại, lực điện có tác dụng
làm cho điện tích âm di chuyển về nơi có điện thế cao (chuyển động ngược chiều điện trường).
- Trong điện trường, vector cường độ điện trường có hướng từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện
thế thấp;
4. Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế
E =
d
U
B. CÁC DẠNG BÀI TẬP
Dạng 1: Tính cơng của các lực khi điện tích di chuyển
Phương pháp: sử dụng các cơng thức sau
1. A
MN
= qEd
Chú ý:
- d >0 khi hình chiếu cùng chiều đường sức.
- d < 0 khi hình chiếu ngược chiều đường sức.
2. A
MN
= Wt
M
- Wt
N
= Wđ
N
- Wđ
M
3. A
MN
= U
MN
.q = (V
M
– V
N
).q
C hú ý: Dấu của cơng phụ thuộc vào dấu của q và U và góc hợp bởi chiều chuyển dời và chiều đường sức.
Dạng 2: Tìm điện thế và hiệu điện thế
Phương pháp: sử dụng các cơng thức sau
1. Cơng thức tính điện thế :
M
M
A
V
q
∞
=
13
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Chú ý : Người ta luôn chọn mốc điện thế tại mặt đất và ở vô cùng ( bằng 0 )
2. C«ng thøc hiÖu ®iÖn thÕ:
q
A
U
MN
MN
=
= V
M
– V
N
3. C«ng thøc liªn hÖ gi÷a cêng ®é ®iÖn trêng vµ hiÖu ®iÖn thÕ trong ®iÖn trêng ®Òu
E =
d
U
Chú ý: Trong điện trường, vector cường độ điện trường có hướng từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện
thế thấp;
C. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 1: Một e di chuyển một đoạn 0,6 cm từ điểm M đến điểm N dọc theo một đường sức điện của 1 điện
trường đều thì lực điện sinh công 9,6.10
-18
J
1. Tính cường độ điện trường E
2. Tính công mà lực điện sinh ra khi e di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến điểm P theo phương và chiều
nói trên?
3. Tính hiệu điện thế U
MN
; U
NP
4. Tính vận tốc của e khi nó tới P. Biết vận tốc của e tại M bằng không.
Giải:
1. Ta có: A
MN
=q.E.
''
NM
vì A
MN
> 0; q < 0; E > 0 nên
''
NM
< 0 tức là e đi ngược chiều đường sức.
=>
''
NM
=- 0,006 m
Cường độ điện trường:
( )
( )
18
4
19
9,6.10
10 ( / )
. ' '
1,6.10 . 0,006
MN
A
E V m
q M N
−
−
= = =
− −
2. Ta có:
' '
N P
= -0,004m => A
NP
= q.E.
''
PN
= (-1,6.10
-19
).10
4
.(-0,004) = 6,4.10
-18
J
3. Hiệu điện thế:
-18
MN
MN
-19
-18
NP
NP
-19
9,6.10
U 60( )
-1,6.10
6,4.10
U 40( )
-1,6.10
A
V
q
A
V
q
= = = −
= = = −
4. Vận tốc của e khi nó tới P là:
Áp dụng định lý động năng: A
MP
= W
đP
– W
đN
=> W
đP
= A
MN
+A
NP
= 16.10
-18
J
18
6
31
2
2.16.10
5,9.10 ( / )
9,1.10
dP
W
v m s
m
−
−
⇒ = = ≈
Bài 2: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường là U
MN
= 100V.
a) Tính công điện trường làm dịch chuyển proton từ M đến N.
b) Tính công điện trường làm dịch chuyển electron từ M đến N.
c) Nêu ý nghĩa sự khác nhau trong kết quả tính được theo câu a và câu b.
Hướng dẫn:
a. Công điện trường thực hiện proton dịch chuyển từ M đến N.
19 17
1
. 1,6.10 .100 1,6.10
p MN
A q U
− −
= = =
J
b. Công điện trường thực hiện electron dịch chuyển từ M đến N.
19 17
2
. 1,6.10 .100 1,6.10
e MN
A q U J
− −
= = − = −
c. A
1
> 0, có nghĩa là điện trường thực sự làm việc dịch chuyển proton từ M đến N.
A
2
< 0, điện trường chống lại sự dịch chuyển đó, muốn đưa electron từ M đến N thì ngoại lực phải thực hiện
công đúng bằng 1,6.10
-17
J.
Bài 3: Ba điểm A, B, C tạo thành một tam giác vuông tại C;
AC = 4cm, BC = 3cm và nằm trong một điện trường đều.
Vecto cường độ điện
E
ur
trường song song AC,
14
E
A
C
B
α
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
hướng từ A đến C và có độ lớn E = 5000V/m. Hãy tính:
a) U
AC
, U
CB
,U
AB
.
b) Công của điện trường khi e di chuyển từ A đến B và trên
đường gãy ACB
Hướng dẫn:
a.Tính các hiệu điện thế
- U
AC
= E.AC = 5000.0,04 = 200V.
- U
BC
= 0 vì trên đoạn CB lực điện trường
.F q E=
ur ur
vuông góc CB nên A
CB
= 0
⇒
U
CB
= 0.
- U
AB
= U
AC
+ U
CB
= 200V.
b. Công của lực điện trường khi di chuyển e
-
từ A đến B.
19 17
1,6.10 .200 3,2.10
AB
A J
− −
= − = −
Công của lực điện trường khi di chuyển e
-
theo đường ACB.
A
ACB
= A
AC
+ A
CB
= A
AC
= -1,6.10
-19
.200 = -3,2.10
-17
J
→
công không phụ thuộc đường đi.
Bài 4: Một electron bay với vận tốc v = 1,5.10
7
m/s từ một điểm có điện thế V
1
= 800V theo hướng của
đường sức điện trường đều. Hãy xác định điện thế V
2
của điểm mà tại đó electron dừng lại. Biết m
e
= 9,1.10
-
31
kg,
Hướng dẫn:
Áp dụng định lý động năng
0 – ½.m.v
2
0
= e.(V
1
– V
2
)
Nên : V
2
= V
1
-
2
0
2
mv
e
= 162V.
15
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Tuần 5- Tiết 9-10
Ngày soạn: 27/09/2013
CHỦ ĐỀ 5: TỤ ĐIỆN
A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1.Tụ điện
-Định nghĩa : Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau, mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian giữa 2 bản là chân không
hay điện môi. Tụ điện dùng để tích và phóng điện trong mạch điện.
2. Điện dung của tụ điện
- Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ
Q
C
U
=
(Đơn vị là F, mF….)
Ghi chú : Với mỗi một tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng mà đặt vào 2 bản tụ
hđt lớn hơn hđt giới hạn thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng.
B. CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN
Bài 5: ABC là một tam giác vuông góc tại A được đặt trong điện trường đều
E
ur
.Biết
·
0
60ABC
α
= =
, AB
P
E
ur
. BC = 6cm,U
BC
= 120V
a). Tìm U
AC
,U
BA
và độ lớn
E
ur
.
b). Đặt thêm ở C một điện tích q = 9.10
-10
C.Tính cường độ điện trường tổng hợp tại A.
Hướng dẫn:
a.
ABCV
là ½ tam giác đều, vậy nếu BC = 6cm.
Suy ra: BA = 3cm và AC =
6 3
3 3
2
=
U
BA
= U
BC
= 120V, U
AC
= 0
E =
4000 /
BA
U
U
V m
d BA
= =
.
b.
2 2
A C
A C
E E E E E E= + ⇒ = +
ur ur ur
= 5000V/m.
Bài 6: Hai bản kim loại phẳng song song mang điện tích trái dấu đặt cách nhau 2cm. Cường độ điện trường
giữa hai bản là E = 3000V/m. Sát bản mang điện dương, ta đặt một hạt mang điện dương có khối lượng m =
4,5.10
-6
g và có điện tích q = 1,5.10
-2
C.tính
a) Công của lực điện trường khi hạt mang điện chuyển động từ bản dương sang bản âm.
b) Vận tốc của hạt mang điện khi nó đập vào bản âm.
Hướng dẫn:
a. Công của lực điện trường là:
A= qEd = 0,9 J.
b. Vận tốc của hạt mang điện
- Áp dụng định lý động năng
4
2
9
2. 2.0,9
2.10
4,5.10
A
v
m
−
= = =
m/s.
Bài 7: Một điện tích có khối lượng m = 6,4.10
-15
kg nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại song song nằm ngang
và nhiễm điện trái dấu. Điện tích của quả cầu là 1,6.10
-17
C. Hai tấm cách nhau 3cm. Hãy tính hiệu điện thế
đặt vào hai tấm đó. Lấy g = 10m/s
2
.
Hướng dẫn:
Vì quả cầu nằm cân bằng thì lực điện cân bằng trong lực quả cầu nên:
- F = P = 6,4.10
-14
N.
16
E
B
A
C
α
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
- F = q.E =
. .
120
U q F d
U V
d q
⇒ = =
.
TỤ ĐIỆN : Tính điện dung, điện tích, hiệu điện thế và năng lượng của tụ điện
Phương pháp: sử dụng các công thức sau
- Công thức định nghĩa : C(F) =
U
Q
=> Q = CU
- Công thức:
2 2
. .
2 2 2
QU CU Q
W
C
= = =
Chú ý: + Nối tụ vào nguồn: U = hằng số
+ Ngắt tụ khỏi nguồn: Q = hằng số
17
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Tuần 6- Tiết 11-12
Ngày soạn: 06/10/2013
CHỦ ĐỀ 5 : DỊNG ĐIỆN KHƠNG ĐỔI. NGUỒN ĐIỆN
A. TĨM TẮT LÝ THUYẾT
1. Dòng điện khơng đổi
a. Dòng điện: Là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện.
- Quy ước chiều dòng điện: Là chiều chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích dương.
Lưu ý: + Trong điện trường, các hạt mang điện chuyển động từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế
thấp, nghĩa là chiều của dòng điện là chiều giảm của điện thế trong vật dẫn.
+ Trong kim loại, hạt tham gia tải điện là electron mang điện tích âm nên chuyển động từ nơi có
điện thế thấp sang nơi có điện thế cao, nghĩa là chuyển động ngược với chiều của dòng điện theo quy ước.
b. Cường độ dòng điện:
a. Định nghĩa: I =
t
q
∆
∆
, cường độ dòng điện I có đơn vị là ampère (A)
Trong đó :
q∆
là điện lượng,
t
∆
là thời gian.
+ nếu
∆
t là hữu hạn, thì I là cường độ dòng điện trung bình;
+ nếu
∆
t là vơ cùng bé, thì i là cường độ dòng điện tức thời.
c. Dòng điện khơng đổi:
đổi khôngđiện dòng độ cường
đổi khôngđiện dòng của chiều
=> I =
t
q
,
Chú ý : số electron chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn :
.
.
I t
n
e
=
2. Định luật Ơm đối với đoạn mạch chỉ có điện trở
a. Định luật Ơm : I =
U
R
b. Điện trở của vật dẫn: R =
S
ρ
.
Trong đó, ρ là điện trở suất của vật dẫn. Điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ theo cơng thức:
ρ = ρ
o
[1 + α(t – t
o
)]
ρ
o
là điện trở suất của vật dẫn ở t
o
(
o
C) thường lấy ở giá trị 20
o
C.
α được gọi là hệ số nhiệt điện trở.
c.Ghép điện trở
Đại lượng Đoạn mạch nối tiếp Đoạn mạch song song
Hiệu điện thế U = U
1
+ U
2
+ …+ U
n
U = U
1
= U
2
= ….= U
n
Cường độ dòng điện I = I
1
= I
2
= …= I
n
I = I
1
+ I
2
+….+ I
n
Điện trở tương đương R
tđ
= R
1
+ R
2
+…+ R
n
`
n21t
R
1
R
1
R
1
R
1
+++=
đ
3. Nguồn điện – suất điện động nguồn điện
a. Nguồn điện
+ Cơ cấu để tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện gọi là nguồn điện.
+ Hai cực nhiễm điện khác nhau là nhờ lực lạ tách electron ra khỏi ngun tử trung hòa rồi chuyển electron
hay Ion dương ra khỏi mỗi cực.
b. Suất điện động nguồn điện
- Là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện cơng của nguồn điện.
Cơng thức: E =
A
q
- Điện trở của nguồn điện được gọi là điện trở trong cảu nó.
- Mỗi nguồn điện được đặc trưng: (E , r)
18
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
B. CÁC DẠNG BÀI TẬP
Dạng 1: Xác định điện lượng, cường đồ dòng điện theo công thức định nghĩa và tính số elcetron chuyển
qua tiết diện thẳng của vật dẫn.
Phương pháp: sử dụng các công thức sau
- Cường độ dòng điện: I =
t
q
∆
∆
hay I =
t
q
- Số elcetron :
.
.
I t
n
e
=
Dạng 2 : Tính điện trở tương đương của đoạn mạch.
+ Nếu đoạn mạch đơn giản ( chỉ gồm các điện trở mắc nối tiếp, hoặc song song) thì áp dụng :
• Nếu các điện trở mắc nối tiếp: R
tđ
= R
1
+ R
2
+…+ R
n
.
Nếu có n điện trở giống nhau thì: R
tđ
= n.R
i
• Nếu các điện trở mắc song song:
n21t
R
1
R
1
R
1
R
1
+++=
ñ
.
Nếu có n điện trở giống nhau thì: R
tđ
=
I
R
n
.
+ Nếu đoạn mạch phức tạp ta giải quyết như sau:
* Đồng nhất các điểm có cùng điện thế (chập mạch) các điểm có điện thế bằng nhau là những điểm nối
với nhau bằng dây dẫn có điện trở không đáng kể.
*Vẽ lại sơ đồ mạch điện và tính toán theo sơ đồ.
C. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 1: Một đoạn dây dẫn có đường kính 0,4mm và điện trở 200
Ω
.
a) Tính chiều dài đoạn dây, biết dây có điện trở suất
6
1,1.10 m
ρ
−
= Ω
.
b) Trong thời gian 30 giây có một điện lượng 60C chuyển qua tiết diện của dây. Tính cường độ dòng điện
qua dây và số electron chuyển qua tiết điện trong thời gian 2 giây.
Hướng dẫn:
a) Điện trở của dây: ta có: R =
S
ρ
, vậy l = 22,8m.
b). Cường độ dòng điện: I =
t
q
∆
∆
= 2A.
- Điện lượng chuyển qua tiết diện trong thời gian 2 giây:
q∆ =
I.t = 2.2 4C
- Số elcetron chuyển qua dây dẫn là: n =
.
2,5.10
| |
I t
e
=
19
elcetron.
Bài 2 : Tính điện trở tương đương của đoạn mạch có sơ đồ sau :
Cho biết : R
1
= 4
Ω
,R
2
= 2,4
Ω
, R
3
= 2
Ω
,
R
4
= 5
Ω
, R
5
=3
Ω
.
ĐS: 0,8
Ω
Bài 3: Tính điện trở tương đương của đoạn mạch có sơ đồ sau:
Cho biết: : R
1
=6
Ω
,R
2
= 3
Ω
, R
3
= 4
Ω
,
R
4
= 4
Ω
, R
a
=0
Ω
.
Hướng dẫn:
Vì R
a
=0
Ω
nên hai điểm M và N có cùng điện thế
Vậy ta chập 2 điểm này thành một, sơ đồ được vễ lại như
Sau:
19
A
B
R
5
R
4
R
3
R
2
R
1
A
R
1
R
3
R
2
A
B
M
R
4
N
R
1
R
3
R
2
R
4
A
B
M
N
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Dựa vào sơ đồ ta tính được: R
tđ
= 4
Ω
.
Bài 4: Tính điện trở tương đương của mạch có sơ đồ sau:
Cho biết: : R
1
=1
Ω
,R
2
= 2
Ω
, R
3
= 3
Ω
,
R
4
= 5
Ω
, R
5
=0,5
Ω
. R
v
=
∞
.
Hướng dẫn:
- Vì dòng điện không đổi không qua
tụ và R
v
=
∞
nên dòng điện không qua
vôn kế. Vậy mạch điện được vẽ lại
theo sơ đồ sau:
- Dựa vào sơ đồ mạch điện ta tính được : R
tđ
= 4
Ω
.
Bài 5: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ:
Cho biết: R
1
=6
Ω
,R
2
= R
3
= 20
Ω
,R
4
= 2
Ω
,
a. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch khi
khóa k
đóng và mở.
b. Khi khóa k đóng cho U
AB
= 24 V. tính cường độ
dòng điện qua R
2
.
Hướng dẫn:
a. * Khi K mở mạch điện co sơ đố như hình vẽ sau:
Từ sơ đồ hình vẽ ta tính được: R
tđ
= 21,86
Ω
.
* Khi K đóng mạch điện có sơ đồ như hình sau:
Từ sơ đồ mạch điện ta tính được: R
tđ
= 4
Ω
.
b.Khi K đóng dòng điện qua R
2
là I
2
:
- Dòng điện qua R
4
là:
4
I =
234
24
2
12
AB
U
A
R
= =
.
- Hiệu điện thế U
CD
là : U
CD
= I
4
.R
23
= 2.10 = 20V.
- Dòng điện qua R
2
là : I
2
=
2
20
1 .
20
CD
U
A
R
= =
Bài 6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ:
Cho biết: R
1
=3
Ω
,R
2
= 6
Ω
, R
3
= 6
Ω
, U
AB
= 3V. Tìm:
a. Điện trở tương đương của đoạn mạch AC.
b. Cường độ dòng điện qua R
3
.
c. Hiệu điện thế giữa hai điếm A và C.
d. Cường độ dòng điện qua R
1
và R
2
.
Hướng dẫn:
ĐS: a) R
tđ
= 8
Ω
. b) I
3
= 1,5A. c) U
AC
= 12V. d) I
1
= 1A. I
2
= 0,5A.
20
V
R
v
B
A
C
R
5
R
4
R
3
R
2
R
1
B
A
R
5
R
4
R
3
R
2
R
1
D
B
A
K
R
4
R
3
R
2
R
1
C
A
C B
R
1
R
4
R
3
R
2
D
A
C
B
R
1
R
4
R
3
R
2
D
A
C
B
R
1
R
3
R
2
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Tuần 7- Tiết 13-14
Ngày soạn: 13/10/2013
Chủ đề 6: Điện năng, công suất điện
I. MỤC TIÊU
1 . Kiến thức :
- Chỉ ra được mối liên hệ giữa công của lực lạ thực hiện bên trong nguồn điện và điện năng tiêu thụ
trong mạch kín.
- Vận dụng làm các bài tập đơn giản
2. Kó năng:
- Tính được điện năng tiêu thụ và công suất điện của một đoạn mạch theo các đại lượng liên quan và
ngược lại.
- Tính được công và công suất của nguồn điện theo các đại lượng liên quan và ngược lại.
3. Th¸i ®é: TÝch cùc tù gi¸c trong häc tËp. T duy s¸ng t¹o
II. CHUẨN BỊ
Giáo viên : + Xem, giải các bài tập sgk và sách bài tập.
+ Chuẩn bò thêm nột số câu hỏi trắc nghiệm và bài tập khác.
Học sinh : + Giải các câu hỏi trắc nghiệm và bài tập thầy cô đã ra về nhà.
+ Chuẩn bò sẵn các vấn đề mà mình còn vướng mắc cần phải hỏi thầy cô.
III. PHƯƠNG PHÁP: Thuyết trình, phát vấn, động não
IV. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC
Hoạt động 1 (5 phút) Viết các công thức tính công, công suất tiêu thụ của vật dẫn, nhiệt lượng tỏa ra của
vật dẫn, công, công suất tiêu thụ của nguồn
Hoạt động 2 (15 phút) : củng cố kiến thức lý thuyết
Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Xét 1 đoạn mạch như hình vẽ,
công suất trên đoạn mạch xác
đònh như thế nào?
Phát biểu ĐL J jun – Lenxơ?
Biểu thức?
Công suất tỏa nhiệt của dòng
điện được xác đònh ntn?
Hãy xác đònh công của nguồn
điện?
Công suất của nguồn điện là
gì? Được xác đònh như thế nào?
Trả lời các câu hỏi của giáo
viên hình thức phát vấn
* Điện năng tiêu thụ của đoạn mạch
- Công của lực điện là:
A = Uq = UIt (1)
- Đơn vò : Jun (J)
* Công suất điện
- Biểu thức: P =
t
A
= UI (2)
-Đơn vò: Oat (W)
* Đònh luật Jun – Len-xơ
- Đònh nghóa: SGK
- Biểu thức: Q = RI
2
t
(3)
- Đơn vò: Jun (J)
* Công suất toả nhiệt của vật dẫn
- Đònh nghóa: SGK.
- Biểu thức: P =
t
Q
= UI
2 (4)
- Đơn vò: Oat (W)
* Công của nguồn điện
A
ng
= qE = E It (5)
* Công suất của nguồn điện
P
ng
=
t
A
ng
= E I (6)
21
U
R
I
+
-
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Hoạt động 3 (23 phút) : Giải các bài tập tự luận.
Hoạt động của giáo
viên
Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản
Đọc và tóm tắt bài 8.5
SBT
Tính nhiệt lượng cần
cung cấp để đun sôi
lượng nước trên?
Tổng nhiệt lượng ấm
sinh ra trong thời gian
đó là ?
Để tính R ta làm thế
nào?
Tính công suất của
nguồn điện?
GV: Hãy tính lượng điện
năng mà ấm tiêu thu
trong 1h?
Trong thời gian đó ấm
điện đun sôi được lượng
nước là bao nhiêu?
Nghiên cứu bài toán
-
Q=mc∆t
Từ biểu thứùc của hiệu
suất:
Tính I, rồi suy ra R
P = UI
Bài 8.5 SBT
Tóm tắt:
U = 220 V; V= 1,5 (l) = 1,5 kg
0 0
1 2
20 ; 100t t
= =
t = 10 phút = 600 s ; D = 1000 kg/m
3
C = 4190 J/ (kg.K); H = 90 %
a, R = ?
b, P = ?
Giải :
a, Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước
trên là:
2 1
( ) 1,5.4190(100 20) 502800Q mc t t J= − = − =
Công của nguồn điện là:
10
9
Q Q
H A Q
A H
= ⇒ = =
Cường độ dòng điện chạy qua ấm là:
10 10.502800
4,232( )
9 9.220.600
A Q
I A
Ut Ut
= = = =
Điện trở của ấm là:
220
51,98( )
4,232
U
R
I
= = = Ω
b, Công suất của ấm là:
220.4,232 931,04( )P UIt W
= = =
* Mở rộng:
- Điện năng mà ấm tiêu thụ trong 1h là:
6
1 1
220.4,232.3600 3,35.10 ( )A UIt W
= = =
- Lượng nước mà ấm đun ssôi được trong thơiø gian
đó là;
2 1 2 1
9
( ) 10 ( )
Q A
m
c t t c t t
= = = =
− −
Thay số ta được: m = 8,99 (kg)
Hoạt động 4(2 phút): giao nhiệm vụ về nhà: làm các bài tập sbt hoàn thiện bài tập vừa làm vào vở
22
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Tuần 8-Tiết 15-16
Ngày soạn: 21/10/2013
CHỦ ĐỀ 7: ĐIỆN NĂNG. CÔNG SUẤT ĐIỆN
ĐỊNH LUẬT JUN-LEN- XƠ
A.TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Công và công suất của dòng điện
a. Công của dòng điện hay điện năng tiêu thụ của đoạn mạch được tính:
A = U.q = U.I.t
Trong đó: U (V) là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch
I (A) cường độ dòng điện qua mạch
t (s) thời gian dòng điện chạy qua mạch
Chú ý: 1KWh = 3600.000 J.
b. Công suất điện
- Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó.
P =
A
t
= U.I (W)
c Định luật Jun-len-xơ (nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn)
Q = R.I
2
.t
2. Công và công suất của nguồn điện
a. Công của nguồn điện
- Công của nguồn điện là công của dòng điện chạy trong toàn mạch.
Biểu thức: A
ng
= q. E = E.I.t.
b. Công suất của nguồn điện
- Công suất của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ của toàn mạch.
P
ng
=
A
t
= E.I
3. Công và công suất của các dụng cụ chỉ tỏa nhiệt
a. Công: A = U.I.t = RI
2
.t =
2
.
U
t
R
b. Công suất : P = U.I = R.I
2
=
2
U
R
.
4. Hiệu suất nguồn điện
H =
coùích
N N
N
A
U R
A E R r
= =
+
B. CÁC DẠNG BÀI TẬP
Dạng 1 : Xác định điện trở để công suất tiêu thụ mạch ngoài đạt giá trị lớn nhất.
- Công suất mạch ngoài : P = R
N
.I
2
= R
N
.
2
2
2
N
N
N
E E
R r
r
R
R
=
÷
÷
+
÷
+
÷
Để P = P
Max
thì
N
N
r
R
R
÷
+
÷
nhỏ nhất.
Theo BĐT Cô-si thì :
N
N
r
R
R
÷
+
÷
≥
2.r
Dấu “=” xảy ra khi
N N
N
r
R R r
R
= ⇒ =
23
Giỏo ỏn ph o Vt lý 11 c bn
Khi ú: P = P
Max
=
2
4.
E
r
Dng 2: Bi toỏn v mch in cú búng ốn.
- Trờn búng ốn thng ghi HT nh mc v cụng sut nh mc ca búng ốn.
- Tớnh cng nh mc ca ốn:
ẹ
ẹ
ẹ
P
I
U
=
- in tr nh mc ca ốn:
2
ẹ
ẹ
ẹ
U
R
P
=
+ Nu I < I
: ốn sỏng yu hn bỡnh thng (U < U
).
+ Nu I > I
: ốn sỏng hn bỡnh thng (U > U
).
* Trng hp ốn sỏng bỡnh thng thỡ ta thờm gi thuyt:
thửùc ẹ thửùc ẹ
I I vaứ U U
= =
C. BI TP P DNG
Bi 1: Mt ngun in cú sut in ng E = 6 V, in tr trong r = 2
, mch ngoi cú in tr R.
a. Tớnh R cụng sut tiờu th mch ngoi l 4W.
b. Vi giỏ tr no ca R thỡ cụng sut tiờu th mch ngoi ln nht. Tớnh giỏ tr ú.
Hng dn:
a. Cụng sut tiờu th mch ngoi: P = R.I
2
= R.
( )
2
2
E
R r+
khi P = 4W thỡ
4 = R.
( )
2
2
6
2R
+
R = 1
v R = 4
.
b. Ta cú: : P = R.I
2
= R.
2
2
2
E E
R r
r
R
R
=
ữ
ữ
+
ữ
+
ữ
P = P
Max
thỡ
r
R
R
ữ
+
ữ
nh nht.
Theo BT Cụ-si thỡ :
r
R
R
+
ữ
2.r
Du = xy ra khi
2 .
N
r
R R r
R
= = =
Khi ú: P = P
Max
=
2
4.
E
r
=
2
6
4,5
4.2
=
W.
Bi 2: Cho mch in cú s nh hỡnh v:
Bit, E = 15V, r = 1
,, R
1
= 2
, R l bin tr.
Tỡm R cụng sut tiờu th trờn R l cc i.
Tớnh giỏ tr cc i khi ú.
Hng dn:
Ta cú: P
R
=
2
U
R
24
E,r
R
1
R
Giáo án phụ đạo Vật lý 11 cơ bản
Mặt khác: U
R
= I.R
N
=
1
1
1
1
.
30
.
.
3 2
R R
E R
R R
R R R
r
R R
=
+ +
+
+
.
Vậy: P
R
=
( )
2
2 2
900
900
3 2 .
2
3
R
R R
R
R
=
+
+
÷
Theo BĐT Cô-si, ta có :
2
3 2 6R
R
+ ≥
÷
, dấu « = » xảy ra khi :
2
3 R
R
=
÷
hay R =
2
3
Ω
.
Vậy : P
RMax
=
( )
2
900
37,5W.
2 6
=
Bài 3: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ:
Biết. E = 16 V, r = 2
Ω
, R
1
= 3
Ω
, R
2
= 9
Ω
.
Đ
1
và Đ
2
là 2 đèn giống nhau. Vôn kế chỉ 3V, điện trở
Vôn kế rất lớn.
a. Tìm điện trở mỗi đèn.
b. Hai đèn sáng như thế nào biết công suất định mức
của mỗi đèn là 6W.
c. Thay vôn kế bằng 1 ampe kế có R
a
= 0. tính cường
độ dòng điện qua ampe kế.
Hướng dẫn :
a. Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn :
E
b
= E = 16V và r
b
=
1
2
r
= Ω
- Cường độ dòng điện qua mạch chính :
1 12 2
16
13
2
b
D
D b
E
I
R
R R R r
= =
+ + +
+
Mặt khác, ta có :
12
3
2
V
D
D
U
I
R
R
= =
⇒
R
Đ
= 6
Ω
.
b. Hiệu điện thế định mức của mỗi đèn :
U
đm
=
. 6.6 6
dm D
P R V= =
.
Mà U
V
= 3V < U
đm
nên đèn sáng mờ hơn.
c. Khi thay vôn kế bằng ampe kế thì dòng điện không qua 2 đèn mà chỉ qua ampe kế, số chỉ ampe kế lúc này
là :
1 2
1,23 .
b
b
E
I A
R R r
= =
+ +
Bài 4 : Cho mạch điện gồm nguồn có suất điện động E và điện trở trong r = 2
Ω
, mạch ngoài gồm điện trở
R
1
= 9
Ω
và R
2
= 18
Ω
mắc song song, biết công suất của điện trở R
1
= 9W.
a. Tính cường độ dòng điện qua R
2
.
b. Tính suất điện động E.
c. Tính hiệu suất của nguồn.
ĐS : a) 0,5A ; b) 12V ; c) 75%.
Bài 5 : Một nguồn điện có E = 12V, r = 4
Ω
, để thắp sáng bóng đèn (6V – 6W).
25
R
2
V
R
1
E,r
Đ
1
Đ
2
E,r
