Công của lực điện - chuyển động của hạt trong điện trường

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (815.78 KB, 12 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

1 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600

CHỦ ĐỀ

3

CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN

THẾ NĂNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN THẾ

I. ĐIỆN TRƯỜNG, CƯỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƯỜNG VÀ ĐƯỜNG SỨC ĐIỆN 
1. Tính cơng của lực điện trong điện trường đều:

Ta xét chuyển động của một điện tích q trong điện trường đều giữa hai bản
kim loại trái dấu. Ta tiến hành tính cơng của lực điện trong chuyển dời của q từ
M đến N, biết góc hợp bởi giữa MN với đường sức điện là α.

+ Cách tính cơng thứ nhất :

Cơng của lực điện trong dịch chuyển từ M đến N được xác định bằng biểu thức A = qEd. Trong đó :
o Dấu của q trong biểu thức được lấy đúng bằng tính chất âm hay dương của điện tích đó.
o d scos  MH, chiều dương của MH được chọn cùng chiều với chiều của đường sức.
+ Cách tính cơng thứ hai:

Các tính này ta dựa trực tiếp vào biểu thức tính cơng A = Fscosα. Trong đó :
o F và s là có giá trị độ lớn, ln dương.

o α là góc hợp bởi giữa hướng của lực và hướng của chuyển dời.

Bài tập minh họa 1: Ba điểm A, B và C tạo thành một tam giác vuông tại C, với AC = 4 
cm và BC = 3 cm. Ba điểm này nằm trong một điện trường đều với vecto cường độ điện
trường E song song với AC và hướng từ A đến C như hình vẽ. Cho E = 5000 V/m. Công
của lực điện trong dịch chuyển một electron từ A đến B là.

A. 200 J. B. 300 J.

C. 400 J. D. 500 J.

Hướng dẫn :

Từ hình vẽ, ta có

2 2

AC 4

cos 0,8

AB 4 3

   

 .

→ Ta tiến hành tính công theo cách thứ nhất : AAB = qEd.

+ Trong đó q = –1,6.10–19

C ; d = ABcosα = 5cosα = –4 cm → AAB = –1,6.10–19.5000.0,04 = –3,2.10–17 J.

→ Ta tiến hành tính cơng thec cách thứ hai :

AAB = Fscosα, với F và s đều là các giá trị độ lớn và α là góc hợp bởi hướng của vecto lực điện và hướng của chuyển

dời.

q < 0 lực điện ngược chiều với điện trường, do vậy α sẽ là góc bù với góc φ → cosα = –cosφ.
+ Vậy AABq Escos 1,6.1019.5000.0,05.



0,8



 3, 2.1017J.

2. Tính chất cơng của lực điện trong điện trường đều:

+ Công của lực điện không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối
của đường đi trong điện trường.

Bài tập minh họa 1: Ba điểm A, B và C tạo thành một tam giác vuông tại C. Ba điểm này 
nằm trong một điện trường đều với vecto cường độ điện trường E song song với AC và
hướng từ A đến C như hình vẽ. Cơng của lực điện trong dịch chuyển một electron từ A đến
B là AAB, từ B đến C là ABC từ A đến C là AAC. Chọn biểu thức đúng ?

A. AAC = AAB + ABC. B. AAC = AAB – ABC.

C. AAC = –AAB + ABC. D. AAC = –AAB – ABC.

Hướng dẫn :

+ Trong dịch chuyển của điện tích từ A đến C, công này không phụ thuộc vào đường đi do vậy :
AAC = AAB + ABC.

 Đáp án A

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

2 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600

+ Thế năng của điện tích q trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường khi đặt tại đó một

điện tích q.

+ Thế năng của một điện tích q trong điện trường sẽ được tính bằng cơng của lực điện trong dịch chuyển điện tích đó
về gốc thế năng. Trong trường hợp điện tích q nằm tại điểm M trong một điện trường bất kì do nhiều điện tích gây ra
ta có thể lấy gốc thế năng ở vơ cùng.

→ Với định nghĩa trên thì thế năng của một điện tích trong điện trường có thể âm hoặc dương. Ta xét hai trường hợp
đơn giản sau.

o Thế năng của điện tích q > 0 trong điện trường của điện tích Q > 0. Rõ ràng trong dịch chuyển của q từ điểm
M đang xét ra vô cùng lực điện luôn sinh công dương → thế năng của q luôn dương và giảm khi đi đến vô
cùng.

o Thế năng của điện tích q > 0 trong điện trường của điện tích Q < 0. Dễ thấy rằng trong dịch chuyển của q từ
điểm M đang xét ra vơ cùng thì lực điện luôn sinh công âm → WM < 0. Vậy thế năng của q luôn am và tăng

dần khi tiến về vơ cùng.
→ Tổng qt hóa :

o Thế năng của điện tích q trong điện trường của điện tích Q cùng loại ln dương và giảm dần khi r tăng về
vô cùng.

o Thế năng của điện tích q trong điện trường của điện tích Q khác loại ln âm, và tăng dần khi r tằng về vông
cùng.

2. Công của lực điện và độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường

+ Khi một điện tích q dị chuyển từ điểm M đến điểm N trong một điện trường thì cơng mà lực điện tác dụng lên điện
tích đó sinh ra sẽ bằng độ giảm thế năng của điện tích q trong điện trường : AMN = WM – WN.

II. ĐIỆN THẾ VÀ HIỆU ĐIỆN THẾ 
1. Điện thế :

+ Điện thế tại một điểm M trong điện trường là đại lượng đặc trưng riêng cho điện trường về phương diện tạo ra thế
năng khi đặt tại đó một điện tích q. Nó được xác định bằng thương số của công của lực điện tác dụng lên điện tích q
khi q di chuyển từ M ra vô cực và độ lớn của q : M

A
V

q


 .

+ Đơn vị của điện thế là Vơn.

+ Điện thế tại một điểm có thể âm hoặc dương, điện thế của đất và của một điểm ở vô cực thường được chọn làm
mốc (bằng 0).

2. Hiệu điện thế :

Hiệu điện thế tại hai điểm M và N trong điện trường MN
MN M N

U V V

   .

→ Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường đặc trưng cho khả năng sinh công của điện trường trong sự di
chuyển của một điện tích từ M đến N. Nó được xác định bằng thương số của cơng của lực điện tác dụng lên điện tích q
trong sự di chuyển từ M đến N và độ lớn của q.

+ Hệ thức liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ điện trường E U
d

 .

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

3 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600

A. +12 V. B. – 12 V. C. +3 V. D. – 3 V.

Hướng dẫn :

Ta có MN

A 6

U 3

q 2



  

 V.

 Đáp án C

BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu 1: Chọn phát biểu đúng. Thả một electron không vận tốc ban đầu trong một điện trường bất kì. Electron đó sẽ: 
A. chuyển động dọc theo một đường sức điện.

B. chuyển động từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế thấp. 
C. chuyển động từ điểm có điện thế thấp lên điểm có điện thế cao. 
D. đứng yên.

Hướng dẫn:

+ Thả một electron không vận tốc ban đầu trong một điện trường bất kì. Electron đó sẽ chuyển động từ điểm có điện
thế thấp lên điểm có điện thế cao.

 Đáp án C

Câu 2: Có hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và cách nhau 1cm. Hiệu điện thế giữa hai bản dương và âm 
là 120 V. Hỏi điện thế tại điểm M nằm trong khoảng giữa hai bản, cách bản âm 0,6 cm sẽ là bao nhiêu? Mốc điện thế
ở bản âm.

A. 72 V. B. –72 V. C. 14 V. D. –12 V.

Hướng dẫn:

+ Cường độ điện trường trong khoảng không gian giữa hai bản là như nhau.

→ 1

U
U
E

d d

  → U1 Ud1 1200,6 72

d 1

   V.

 Đáp án A

Câu 3: Tính cơng mà lực điện tác dụng lên một electron sinh ra khi nó chuyển động từ điểm M đến điểm N. Biết hiệu 
điện thế giữa hai điểm M, N là UMN = 50 V.

A. –8.10–18 J. B. +8.10–18 J. C. –4.10–18 J. D. +4.10–18 J.
Hướng dẫn:

+ Công của lực điện AMN = qUMN = –1,6.10–19.50 = –8.10–18 J.

 Đáp án A

Câu 4: Hai bản kim loại song song, trái dấu đặt cách nhau 2 cm. Cường độ diện trường giữa hai bản là E = 3000 V/m. 
Sát bản mang điện dương, ta đặt một hạt có khối lượng m = 4,5.10–6 g và mang điện q = 1,5.10–2 C. Vận tốc của hạt
khi chạm vào bản âm là.

A. 10000 m/s. B. 1500 m/s. C. 20000 m/s. D. 300 m/s. 
Hướng dẫn:

+ Công của lực điện trong dịch chuyển của hạt từ bản dương sang bản âm.
A = qEd = 1,5.10–2.3000.0,02 = 0,9 J.

+ Cơng này chính bằng động năng của hạt khi đập vào bản âm → v 2A 2.0,99 20000
m 4,5.10

   m/s.

 Đáp án C

Câu 5: Một điện trường đều cường độ 4000 V/m, có phương song song với cạnh huyền BC của một tam giác vng 
ABC có chiều từ B đến C, biết AB = 6 cm, AC = 8 cm. Tính hiệu điện thế giữa hai điểm BC:

A. 400 V B. 300 V C. 200 V D. 100 V

Hướng dẫn:

+ Hiệu điện thế giữa hai điểm B, C: BC 2 2 2 2

U E AB BC 4000 0,06 0,08 400

      V.

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

4 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600

Câu 6: Một điện tích q chuyển động từ điểm M đến Q, đến N, đến P trong điện trường 
đều như hình vẽ. Đáp án nào là sai khi nói về mối quan hệ giữa cơng của lực điện trường 
dịch chuyển điện tích trên các đoạn đường:

A. AMN = AMQN B. AMN = AMN + ANP.

C. AQP = –APQ D. AMQ = AMN

Hướng dẫn:

+ Dễ thấy rằng AMQ ≠ AMN → D sai.

 Đáp án D

Câu 7: Hai tấm kim loại phẳng song song cách nhau 2 cm nhiễm điện trái dấu. Muốn làm cho điện tích q = 5.10–10 C
di chuyển từ tấm này sang tấm kia cần tốn một công A = 2.10–9 J. Xác định cường độ điện trường bên trong hai tấm
kim loại, biết điện trường bên trong là điện trường đều có đường sức vng góc với các tấm, không đổi theo thời gian:

A. 100 V/m B. 200 V/m C. 300 V/m D. 400 V/m

Hướng dẫn:

+ Hiệu điện thế giữa hai tấm kim loại

9
10

A 2.10

U 4

q 5.10




   V.

→ Cường độ điện trường giữa hai tấm kim loại E U 4 200
d 0,02

   V/m.

 Đáp án B

Câu 8: Một hạt bụi khối lượng 3,6.10–15 kg mang điện tích q = 4,8.10–18 C nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại phẳng
song song nằm ngang cách nhau 2 cm và nhiễm điện trái dấu . Lấy g = 10 m/s2, tính hiệu điện thế giữa hai tấm kim
loại:

A. 150 V. B. 50 V C. 75 V D. 100 V

Hướng dẫn:

+ Để hạt bụi có thể nằm cân bằng (lơ lửng) thì lực điện tác dụng lên nó phải cân bằng với trọng lực.
F = P → qE = mg →

15
18

mg 3,6.10 .10

E 7500

q 4,8.10




   V/m.

→ Hiệu điện thế giữa hai bản U = Ed = 7500.0,02 = 150 V.
 Đáp án A

Câu 9: Một quả cầu kim loại khối lượng 4,5.10–3 kg treo vào đầu một sợi dây dài 1 m, quả cầu nằm giữa hai tấm kim
loại phẳng song song thẳng đứng cách nhau 4 cm, đặt hiệu điện thế giữa hai tấm là 750 V, thì quả cầu lệch 1 cm ra
khỏi vị trí ban đầu theo phương thẳng đứng, lấy g = 10 m/s2. Tính điện tích của quả cầu có độ lớn:

A. 24 nC B. 12 nC C. 48 nC D. 36 nC

Hướng dẫn:

+ Cường độ điện trường giữa hai bản kim loại E U 750 18750
d 0,04

   V/m.

→ Dưới tác dụng thêm của lực điện tại vị trí cân bằng dây treo hợp với phương với sin 0, 01
1

  → α ≈ 0,570

Mặc khác tan q E
mg

  →

3 0

mg tan 4,5.10 .10.tan 0,57

q 24

E 18750




      nC.

 Đáp án A

Câu 10: Giả thiết rằng một tia sét có điện tích q = 25 C được phóng từ đám mây dơng xuống mặt đất, khi đó hiệu điện 
thế giữa đám mây và mặt đất U = 1,4.108 V. Tính năng lượng của tia sét đó:

A. 35.108 J B. 45.108 J C. 55.108 J D. 65.108 J
Hướng dẫn:

+ Năng lược của tia sét E = qU = 25.1,4.108

= 35.108 J.
 Đáp án A

Câu 11: Một điện tích điểm q = +10 μC chuyển động từ đỉnh B đến đỉnh C của tam giác đều ABC, nằm trong điện 
trường đều có cường độ 5000 V/m có đường sức điện trường song song với cạnh BC có chiều từ C đến B. Biết cạnh
tam giác bằng 10 cm, tìm cơng của lực điện trường khi di chuyển điện tích trên theo đoạn thẳng B đến C:

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

5 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600
Hướng dẫn:

+ Công của lực điện A = Fscosα = 10.10–6.5000.0,1.cos1800 = –5.10–4 J.
 Đáp án C

Câu 12: Mặt trong của màng tế bào trong cơ thể sống mang điện tích âm, mặt ngồi mang điện tích dương. Hiệu điện 
thế giữa hai mặt này bằng 0,07 V. Màng tế bào dày 8nm. Cường độ điện trường trong màng tế bào này là:

A. 8,75.106 V/m B. 7,75.106 V/m C. 6,75.106 V/m D. 5,75.106 V/m
Hướng dẫn:

+ Cường độ điện trường trong màng tế bào 6

U 0,07

E 8,75.10

d 8.10

   V/m.

 Đáp án A

Câu 13: Hai tấm kim loại phẳng nằm ngang song song cách nhau 5 cm. Hiệu điện thế giữa hai tấm là 50 V. Tính 
cường độ điện trường và cho biết đặc điểm điện trường, dạng đường sức điện trường giữa hai tấm kim loại:

A. điện trường biến đổi, đường sức là đường cong, E = 1200 V/m 
B. điện trường biến đổi tăng dần, đường sức là đường tròn, E = 800 V/m 
C. điện trường đều, đường sức là đường thẳng, E = 1200 V/m

D. điện trường đều, đường sức là đường thẳng, E = 1000 V/m 
Hướng dẫn:

+ Cường độ điện trường giữa hai bản là đều và có độ lớn E U 50 1000
d 0,05

   V/m.

 Đáp án D

Câu 14: Một hạt bụi kim loại tích điện âm khối lượng 10–10 kg lơ lửng trong khoảng giữa hai bản tụ điện phẳng nằm
ngang bản tích điện dương ở trên, bản tích điện âm ở dưới. Hiệu điện thế giữa hai bản bằng 1000 V, khoảng cách giữa
hai bản là 4,8 mm, lấy g = 10 m/s2. Tính số electron dư ở hạt bụi:

A. 20000 hạt B. 25000 hạt C. 30000 hạt D. 40000 hạt 
Hướng dẫn:

Cường độ điện trường giữa hai bản E U 10003 625000

d 4,8.10 3

   V/m.

+ Để hạt bụi có thể nằm cân bằng thì lực điện tác dụng lên vật phải cân bằng với trọng lực:
F = P →

mg 10 .10.3

q 4,8.10

E 625000



   C.

→ Số electron trong hạt bụi n q 30000
e

  hạt.

 Đáp án C

Câu 15: Một điện trường đều E = 300 V/m. Tính công của lực điện trường trên di 
chuyển điện tích q = 10 nC trên quỹ đạo ABC với ABC là tam giác đều cạnh a = 10 cm
như hình vẽ:

A. 4,5.10–7 J B. 3.10–7 J
 C. –1,5.10–7 J D. 1,5.10–7 J

Hướng dẫn:

+ Công của lực điện dịch chuyển điện tích từ A → B → C đúng bằng cơng dịch chuyển điện tích này từ A → C.
→ A = qEscosα = 10.10–9

.300.0,1.cos1200 = –1,5.10–7 J.
 Đáp án C

Câu 16: Giả thiết rằng một tia sét có điện tích q = 25 C được phóng từ đám mây dơng xuống mặt đất, khi đó hiệu điện 
thế giữa đám mây và mặt đất U = 1,4.108 V. Năng lượng của tia sét này có thể làm bao nhiêu kg nước ở 1000 C bốc
thành hơi ở 1000

C, biết nhiệt hóa hơi của nước bằng 2,3.106 J/kg

A. 1120 kg B. 1521 kg C. 2172 kg D. 2247 kg

Hướng dẫn:

+ Năng lượng của tia sét E = qU = 25.1,4.108

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

6 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600
→ Khối lượng nước đã hóa hơi

8
6

E 35.10

m 1521

2,3.10

  

 kg.

 Đáp án B

Câu 17: Cho hai bản kim loại phẳng đặt song song tích điện trái dấu, thả một êlectron khơng vận tốc ban đầu vào điện 
trường giữa hai bản kim loại trên. Bỏ qua tác dụng của trọng trường. Quỹ đạo của êlectron là:

A. đường thẳng song song với các đường sức điện. 
B. đường thẳng vng góc với các đường sức điện.

C. một phần của đường hypebol.

D. một phần của đường parabol. 
Hướng dẫn:

+ Quỹ đạo của electron sẽ là một đường thẳng song song với các đường sức điện.
 Đáp án A

Câu 18: (Chuyên KHTN – 2018) Cho ba bản kim loại phẳng tích điện 1, 2, 3 đặt song song lần lượt nhau cách nhau 
những khoảng d12 = 5 cm, d23 = 8 cm, bản 1 và 3 tích điện dương, bản 2 tích điện âm. Biết cường độ điện trường giữa

các bản là E12 = 4.10
4

V/m, E23 = 5.10
4

V/m. Tính điện thế V2, V3 của các bản 2 và 3 nếu lấy gốc điện thế ở bản 1

A. V2 = ‒2000 V; V3 = 4000 V B. V2 = 2000 V; V3 = ‒2000 V

C. V2 = ‒2000 V; V3 = 2000 V D. V2 = 2000 V; V3 = 4000 V

Hướng dẫn:

+ Hiệu điện thế giữa hai bản 1 và 2: U12 = E12d12 = 2000 V.

+ Hiệu điện thế giữa hai bản 3 và 2: U32 = E23d23 = 4000 V.

→ Chọn mốc thế năng tại bản 1 → bản 2 có V2 = –2000 V.

Ta có V3 = V2 + U32 = –2000 + 4000 = 2000 V.

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

7 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600

CHỦ ĐỀ

4

CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN

TRONG ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU

I. CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT DỌC THEO ĐƯỜNG SỨC

Khi hạt chuyển động dọc theo đường sức thì lực điện tác dụng lên vật cũng có phương dọc theo đường sức này →
lực điện sẽ gây ra gia tốc có độ lớn a qE

 . Có hai khả năng xảy ra :

o Lực điện cùng chiều với chuyển động → hạt chuyển động thẳng nhanh dần đều với gia tốc a.
o Lực điện ngược chiều chuyển động → hạt chuyển động chậm dần đều với gia tốc a.

II. CHUYỂN ĐỘNG ‘NÉM XIÊN’ CỦA HẠT TRONG ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU 
1. Phân tích chuyển động của hạt mang điện trong điện trường đều

Xét chuyển động của hạt mang điện tích q > 0 vào điện trường đều E giữa hai
bản kim loại tích điện trái dấu với vận tốc ban đầu v0.

Khảo sát chuyển động của hạt mang điện chỉ dưới tác dụng của lực điện, bỏ qua

tác dụng của trọng lực lên hạt.

+ Ta tiến hành phân tích chuyển động của vật theo hai phương : phương nằm
ngang Ox và phương thẳng đứng Oy trong hệ tọa độ Oxy.

Chọn hệ trục tọa độ như hình vẽ :

→ Phương trình động học cho quá trình chuyển động của hạt mang điện F ma → x

F 0

F qE


 

+ Theo phương Oy vật chuyển động biến đổi đều với gia tốc ay a qE

  .

o Phương trình vận tốc : vv sin0  at.
o Phương trình tọa độ :





y v sin t at

   .

+ Theo phương Ox vật chuyển động thẳng đều :
o Phương trình vận tốc : v = v0cosα.

o Phương trình tọa độ : y



v cos0 



2. Tổng hợp hai chuyển động thành phần

Từ hai chuyển động thành phần, loại t ta thu đươc :









2
2
0

y tan x

2 v cos

  

 .

→ Quỹ đạo chuyển động có dạng là một parabol

Bài tập minh họa 1 : Một electron bay vào điện trường đều E = 910 V/m với vận tốc ban đầu v0 = 3,2.10
6

m/s theo
cùng chiều đường sức. Quãng đường mà electron đi được cho đến khi dừng lại là :

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

8 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600
Hướng dẫn :

Electron chuyển động cùng chiều đường sức → lực điện ngược chiều đường sức gây ra gia tốc

14
31

q E 1,6.10 .910

a 1,6.10

m 9,1.10



   m/s2 là electron chuyển động chậm dần đều.

→ Quãng đườg mà nó đi được cho đến khi dừng lại là





2
6
2
0
14
3, 2.10
v

s 6, 4

2a 2.1,6.10

   cm.

 Đáp án A

Bài tập minh họa 2 : Một electron bay vào điện trường của một tụ điện phẳng theo phương song song cùng hướng 
với các đường sức điện trường với vận tốc ban đầu là 8.106 m/s. Hiệu điện thế tụ phải có giá trị nhỏ nhất là bao nhiêu
để electron không tới được bản đối diện

A. 100 V. B. 182 V. C. 300 V. D. 86 V.

Hướng dẫn :

Để electron không đến được bản đối diện thì lực điện phải sinh cơng thắng động năng ban đầu của electron.

A ≥ Wd →

2
0
1
qU mv
2
 →





2
31 6
2
0
min 19

9,1.10 . 8.10
mv

U 182

2q 2.1,6.10



   V.

 Đáp án B

Bài tập minh họa 3: Một electron có động năng Wd = 11,375 eV bắt vào bay vào điện

trường đều nằm giữa hai bản kim loại đặc song song theo phương vng góc với đường
sức và cách đều hai bản. Biết 1eV = 1,6.10–19 J. Với chiều dài của hai bản là 5 cm và
khoảng cách giữa hai bản là 10 cm. Hiệu điện thế giữa hai bản U = 50 V. Độ lệch h của
electron khi electron vào điện trường và khi electron rời khỏi điện trường là

A. 0,75 mm. B. 1,75 cm. 
 C. 2,75.10–4 m. D. 86 mm. 
Hướng dẫn :

+ Gia tốc của hạt theo phương vng góc với bản kim loại

13
31

qE qU 1,6.10 .50

a 8,8.10

m md 9,1.10 .0,1




    m/s2.

Vận tốc ban đầu của electron khi vào điện trường

19
6
0d
0 31
2E 2.11,375.1,6.10
v 2.10
m 9,1.10



   m/s.

→ Thời gian chuyển động của electron trong điện trường

3
9
6
0
L 5.10
t 2,5.10
v 2.10



   s.

+ Độ lệch h đúng bằng quãng đường chuyển động nhanh dần đều theo phương vng góc với bản kim loại của
electron:





2 13 9 4

1 1

h at .8,8.10 . 2,5.10 2,75.10

2 2

 

   m.

 Đáp án C

BÀI TẬP VẬN DỤNG

Câu 1: Giữa hai bản của tụ điện đặt nằm ngang cách nhau d = 40 cm có một điện trường đều E = 60 V/m. Một hạt bụi 
có khối lượng m = 3 g và điện tích q = 8.10–5 C bắt đầu chuyển động từ trạng thái nghỉ từ bản tích điện dương về phía
tấm tích điện âm. Bỏ qua ảnh hưởng của trọng trường. Xác định vận tốc của hạt tại điểm chính giữa của tụ điện

A. 100 cm/s2. B. 1,6 m/s2. C. 3 m/s2. D. 8,6 m/s2.
Hướng dẫn:

+ Gia tốc của hạt trong chuyển động này là

5
3

qE 8.10 .60

a 1,6

m 3.10



   m/s2.

 Đáp án B

Câu 2: Một electron bay vào trong một điện trường theo hướng ngược với hướng đường sức với vận tốc 2000 km/s. 
Vận tốc của electron ở cuối đoạn đường sẽ là bao nhiêu nếu hiệu điện thế ở cuối đoạn đường so với đầu đoạn đường
đó là 15 V.

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

9 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600
Hướng dẫn:

+ Động năng của electron ở cuối đoạn đường bằng tổng công của lực điện và động năng của electron ở đầu đoạn
đường.

2 2

1 1

mv qU mv

2  2 →





19
2

2 6 6

0 31

qU 1,6.10 .15

v v 2 2.10 2 3,05.10

m 9,1.10



     m/s.

 Đáp án A

Câu 3: Một electron bắt đầu chuyển động dọc theo chiều đường sức điện trường của một tụ điện phẳng không vận tốc 
ban đầu, hai bản cách nhau một khoảng d = 2 cm và giữa chúng có một hiệu điện thế U = 120 V. Electron sẽ có vận
tốc là bao nhiêu sau khi dịch chuyển được một quãng đường 1 cm.

A. 4,6.106 m/s. B. 4.106 m/s. C. 5,6.106 m/s. D. 1,05.106 m/s.
Hướng dẫn:

+ Cường độ điện trường giữa hai bản là không đổi → 1
1

U
U
E

d d

  → U1 Ud1 1201 60

d 2

   V.

→ Tốc độ của electron sau khi đi được 1 cm

6
1

2qU 2.1,6.10 .60

v 4,6.10

m 9,1.10



   m/s.

 Đáp án A

Câu 4: Hại bụi có khối lượng m = 10–12 g nằm cân bằng giữa điện trường đều giữa hai bản kim loại. Biết U = 125 V
và d = 5 cm. Nếu hạt bụi này mất đi 5 electron, để hạt bụi tiếp tục nằm cân bằng thì điện áp U giữa hai bản kim loại là

A. 124,75 V. B. 130 V. C. 110 V. D. 205 V.

Hướng dẫn:

+ Hạt bụi nằm cân bằng khi lực điện cân bằng với trọng lực → F = P → qU P
d  →

Pd 10 .0,05

q 4.10

U 125



   C.

Mặc khác biểu thức trên cũng cho thấy q ~ U
→

6 19
2

2 1 6

q 4.10 5.1,6.10

U U 125 124,75

q 4.10

 




   V.

 Đáp án A

Câu 5: Một electron chuyển động dọc theo một đường sức của điện trường đều có cường độ 364 V/m. Electron xuất 
phát từ điểm M với vận tốc 3,2.106 m/s. Vecto vận tốc của electron cùng hướng với đường sức điện. Sau bao lâu kể từ
lúc xuất phát electron trở lại M?

A. 0,1 μs. B. 0,2 μs. C. 0,3 μs. D. 0,4 μs.

Hướng dẫn:

+ Dưới tác dụng của lực điện, hạt chuyển động chậm dần đều với gia tốc

13
31

qE 1,6.10 .364

a 6, 4.10

m 9,1.10




   m/s.

→ Thời gian để electron quay lại điểm M là 0 6
13

2v 2.3, 2.10

t 0,1

a 6, 4.10

   μs.

 Đáp án A

Câu 6: Một electrôn chuyển động dọc theo hướng đường sức của một điện trường đều có cường độ 100 V/m với vận 
tốc ban đầu là 300 km/s. Hỏi nó chuyển động được quãng đường dài bao nhiêu thì vận tốc của nó bằng khơng:

A. 2,56 cm B. 25,6 cm C. 2,56 mm D. 2,56 m

Hướng dẫn:

+ Electron chuyển động dọc theo hướng của đường sức → lực điện gây ra gia tốc ngược chiều chuyển động của
electron:

13
31

qE 1,6.10 .100

a 1,76.10

m 9,1.10




   m/s2.

→ Electron chuyển động chậm dần đều quãng đường đi được





2
5
2
3
0
13
3.10
v
s 2,56.10
2a 2.1,76.10


   m = 2,56 mm.

 Đáp án C

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

10 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600

A. 6,4.107 m/s. B. 7,4.107 m/s. C. 8,4.107 m/s. D. 9,4.107 m/s.
Hướng dẫn:

+ Động năng khi electron đập vào màn hình đúng bằng cơng của lực điện tác dụng lên nó khi di chuyển trong điện
trường:

mv qU

2  →

7
31

2qU 2.1,6.10 .25000

v 9, 4.10

m 9,1.10



   m/s.

 Đáp án D

Câu 8: Một prôtôn bay theo phương của một đường sức điện trường. Lúc ở điểm A nó có vận tốc 2,5.104 m/s, khi đến
điểm B vận tốc của nó bằng khơng. Biết nó có khối lượng 1,67.10–27 kg và có điện tích 1,6.10–19 C. Điện thế tại A là

500 V, tìm điện thế tại B:

A. 406,7 V B. 500 V C. 503,3 V D. 533 V

Hướng dẫn:

+ Công của lực điện trong dịch chuyển của hạy từ A đến B bằng độ biến thiên động năng giữa A và B.

→ WdBWdA q V



BVA



→





2
27 4
2

dA A

B A A 19

1,67.10 . 2,5.10

W mv

V V V 500 503,3

q 2q 2.1,6.10



          V.

 Đáp án C

Câu 9: Hai tấm kim loại phẳng nằm ngang song song cách nhau 5 cm. Hiệu điện thế giữa hai tấm là 50 V. Một 
electron không vận tốc ban đầu chuyển động từ tấm tích điện âm về tấm tích điện dương. Hỏi khi đến tấm tích điện
dương thì electron có vận tốc bao nhiêu:

A. 4,2.106 m/s B. 3,2.106 m/s C. 2,2.106 m/s D. 1,2.106 m/s
Hướng dẫn:

+ Vận tốc của của electron khi đến tấm tích điện dương

7
31

2qU 2.1,6.10 .50

v 4, 2.10

m 9,1.10



   m/s.

 Đáp án A

Câu 10: Trong Vật Lý hạt nhân người ta hay dùng đơn vị năng lượng là eV. eV là năng lượng mà một electrơn thu 
được khi nó đi qua đoạn đường có hiệu điện thế 1 V. Tính eV ra Jun, và vận tốc của electrơn có năng lượng 0,1 MeV:

A. 1eV = 1,6.1019 J B. 1eV = 22,4.1024 J
C. 1eV = 9,1.10-31 J D. 1eV = 1,6.10-19 J
Hướng dẫn:

+ 1eV = 1,6.10–19 J.
 Đáp án A

Câu 11: Hai bản kim loại phẳng nằm ngang song song cách nhau 10 cm có hiệu điện thế giữa hai bản là 100 V. Một 
electrơn có vận tốc ban đầu 5.106 m/s chuyển động dọc theo đường sức về bản âm. Tính gia tốc của nó. Biết điện
trường giữa hai bản là điện trường đều và bỏ qua tác dụng của trọng lực:

A. –17,6.1013 m/s2 B. 15.9.1013 m/s2 C. –27,6.1013 m/s2 D. + 15,2.1013 m/s2
Hướng dẫn:

+ Gia tốc của chuyển động

13
31

qE qU 1,6.10 .100

a 17,6.10

m md 9,1.10 .0,1



        m/s2.

 Đáp án A

Câu 12: Một hạt bụi kim loại tích điện âm khối lượng 10–10 kg lơ lửng trong khoảng giữa hai bản tụ điện phẳng nằm
ngang bản tích điện dương ở trên, bản tích điện âm ở dưới. Hiệu điện thế giữa hai bản bằng 1000 V, khoảng cách giữa
hai bản là 4,8 mm, lấy g = 10 m/s2. Chiếu tia tử ngoại làm hạt bụi mất một số electrôn và rơi xuống với gia tốc 6 m/s2.
Tính số hạt electrơn mà hạt bụi đã mất:

A. 18000 hạt B. 20000 hạt C. 24000 hạt D. 28000 hạt 
Hướng dẫn:

Cường độ điện trường giữa hai bản tụ E U 10003 625000

d 4,8.10 3

   V/m.

+ Ban đầu hạt bụi nằm lơ lửng → trọng lực cân bằng với lực điện → qE = mg →

mg 10 .10.3

q 4,8.10

E 625000



</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

11 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600

+ Việc mất bớt electron làm lực điện tác dụng lên hạt giảm đi → P > F → hạt rơi xuống với gia tốc a:

625000
10 .10 q .

P F 3

a 6
m 10








   m/s2 → q′ = 1,92.10–15 C.

→ Số electron mất đi là

15 15
19

q q 4,8.10 1,92.10

n 18000
e 1,6.10
 


 

   hạt.

 Đáp án A

Câu 13: Giữ hai bản của một tụ điện phẳng, đặt nằm ngang có một hiệu điện thế U1 = 1000 V, khoảng cách giữa hai

bản là d = 1 cm. Ở đúng giữa hai bản có một giọt thủy ngân nhỏ tích điện, nằm lơ lửng. Đột nhiên hiệu điện thế giảm
xuống chỉ còn U2 = 995 V. Hỏi sau bao lâu giọt thủy ngân rơi xuống bản dương?

A. 0,4 s. B. 0,33 s. C. 0,25 s. D. 0,45 s.

Hướng dẫn:

+ Khi giọt thủy ngân nằm cân bằng P = F1 μ 1

m q

 .

+ Khi giọt thủy ngân rơi xuống bản dương thì gia tốc của nó là

2 2

P F qU

a g

m md



   → 2 2

1 1

U U 995

a g g g 1 10 1 0,05

U U 1000

   

        

 

  m/s

→ Thời gian rơi t d 0,01 0, 45

a 0,05

   s.

 Đáp án D

Câu 14: Dưới tác dụng của lực điện hai hạt bụi mang điện trái dấu chuyển động cùng phương và ngược chiều nhau

trong một điện trường đều. Biết tỉ số giữa độ lớn của điện tích và khối lượng các hạt lần lượt là 1
1

q 1

m 50 và

2
2

q 3

m 50
. Ban đầu hai hạt bụi cách nhau 5 cm, với hiệu điện thế U = 100 V và chuyển động không vận tốc đầu. Sau bao lâu thì
hai hạt bụi gặp nhau?

A. 0,4 s. B. 0,033 s. C. 0,025 s. D. 0,45 s.

Hướng dẫn:

Cường độ điện trường giữa hai điểm E U 100 2000
d 0,05

   V/m.

→ Gia tốc chuyển động của hai hạt có độ lớn lần lượt là 1
1

q E 2000

a 40

m 50

   m/s2 và 2

2
2

q E 3.2000

a 120

m 50

   m/s2.

+ Nếu chọn chiều dương là chuyển chuyển động của hạt thứ nhất →

2
1 1

2
2 2

x a t

x d a t

2
 


  

→
2
1
2
2
x 20t
x 0,05 60t
 




 

 m.

→ Khi hai hạt gặp nhau thì x1 = x2 → t = 0,025 s.

 Đáp án C

Câu 15: Bắn một electron với vận tốc ban đầu rất nhỏ vào điện trường đều giữa hai bản kim loại tích điện trái dấu 
theo hướng song song với các đường sức. Electron được tăng tốc ra khỏi điện trường với tốc độ v = 107

m/s. Hiệu điện
thế giữa hai bản kim loại là

A. 155 V. B. 284 V. C. 263 V. D. 456 V.

Hướng dẫn:

+ Động năng của electron sau khi được tăng tốc bằng công của lực điện trong quá trình hạt di chuyển trong điện
trường.
→

 

2
31 7
2
19

9,1.10 . 10
mv

U 284,375

2q 2.1,6.10




   V.

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

12 Bùi Xuân Dương – 0914 082 600

Câu 16: Một electron bay vào một điện trường đều tạo bởi hai bản tích điện trái dấu theo chiều song song với hai bản 
và cách bản tụ tích điện dương một khoảng 4 cm. Biết cường độ điện trường giữa hai bản là E = 500 V/m. Sau bao lâu
thì electron sẽ chạm vào bản tích điện dương?

A. 30 ns. B. 35 ns. C. 40 ns. D. 56 ns.

Hướng dẫn:

+ Thời gian chuyển động của electron

31
19

2h 2hm 2.0,04.9,1.10

t 30

a qE 1,6.10 .500



    ns.

 Đáp án A

Câu 17: Một electron bay vào một điện trường đều tạo bởi hai bản tích điện trái dấu theo chiều song song với hai bản

với vận tốc ban đầu 3.106 m/s. Tìm cường độ điện trường trong lịng hai bản kim loại nếu electron bay ra hợp với bản
kim loại một góc 300. Biết bản kim loại dài 20 cm.

A. 256 V/m. B. 226 V/m. C. 333 V/m. D. 25 V/m.

Hướng dẫn:

+ Khi electron rời khỏi điện trường, ta có y

v
tan

  → 6 0 6

y x

v v tan 3.10 tan 30  3.10 m/s.

Thời gian mà electron chuyển động trong điện trường 6 8

L 0, 2

t 6,7.10

v 3.10



   s.

+ Ta có vy at qEt
m

  →

31 6
19 8

mv 9,1.10 .3.10

E 256

qt 1,6.10 .6,7.10


 

   V/m.

</div>

Công của lực điện - chuyển động của hạt trong điện trường

<b>CHỦ ĐỀ </b>

<b>3</b>

<b>CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN </b>

<b>THẾ NĂNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN THẾ </b>





<b>CHỦ ĐỀ </b>

<b>4</b>

<b>CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT MANG ĐIỆN </b>

<b>TRONG ĐIỆN TRƯỜNG ĐỀU </b>













































 

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về