Giải SBT Lí 11 Bài 5: Điện thế. Hiệu điện thế

Mục lục Giải SBT Lí 11 Bài 5: Điện thế. Hiệu điện thế

Bài 5.1 trang 11 SBT Lí 11: Biểu thức nào dưới đây biểu diễn một đại lượng có đơn vị là vôn?

A. qEd.   

B. qE.

C. Ed.   

D. Không có biểu thức nào.

Lời giải

Ed = U, mà hiệu điện thế U có đơn vị là vôn.

Chọn đáp án C

Bài 5.2 trang 11 SBT Lí 11: Thế năng của một êlectron tại điểm M trong điện trường của một điện tích điểm là -32.10^-19 J. Điện tích của êlectron là -e = -1,6.10^-19C. Điện thế tại điểm M bằng

A. + 32 V.          

B. – 32 V.   

C. + 20 V.                    

D. – 20 V.

Lời giải

Công thức tính thế năng: W_tM = qV_M

Vậy điện thế tại điểm M:

$V_M=\frac{W_{tM}}{q}=\frac{-{32.10}^{-19} }{-1,{6.10}^{-19}}=20V$

Chọn đáp án C

Bài 5.3 trang 12 SBT Lí 11: Một êlectron (-e = -1,6.10^-19 C) bay từ điểm M đến điểm N trong một điện trường, giữa hai điểm có hiệu điện thế U_MN = 100 V. Công mà lực điện sinh ra sẽ là:

A. + 1,6.10^-19J   

B. - 1,6.10^-19J

C. + 1,6.10^-17J   

D. - 1,6.10^-17 J

Lời giải

Công của lực điện:

A_MN = qU_MN = -1,6.10^-19 . 100 = - 1,6.10^-17 J

Chọn đáp án D

Bài 5.4 trang 12 SBT Lí 11: Thả một ion dương cho chuyển động không vận tốc đầu từ một điểm bất kì trong một điện trường do hai điện tích điểm dương gây ra. Ion đó sẽ chuyển động

A. dọc theo một đường sức điện.

B. dọc theo một đường nối hai điện tích điểm.

C. từ điểm có điện thế cao đến điểm có điện thế thấp.

D. từ điểm có điện thế thấp đến điểm có điện thế cao.

Lời giải

Điện tích dương chuyển động cùng chiều điện trường (từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp).

Chọn đáp án C

Bài 5.5 trang 12 SBT Lí 11: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N là U_MN = 40 V. Chọn câu chắc chắn đúng.

A. Điện thế ở M là 40 V.

B. Điện thế ở N bằng 0.

C. Điện thế ở M có giá trị dương, ở N có giá trị âm.

D. Điện thế ở M cao hơn điện thế ở N 40 V.

Lời giải

Hiệu điện thế giữa hai điểm MN: U_MN = V_M – V_N

Với V_M, V_N là điện thế tại các điểm M, N.

Vậy U_MN = 40V thì điện thế ở M cao hơn điện thế ở N là 40 V.

Chọn đáp án D

 

Bài 5.6 trang 12 SBT Lí 11: Một hạt bụi nhỏ có khối lượng m = 0,1 mg, nằm lơ lửng trong điện trường giữa hai bản kim loại phẳng. Các đường sức điện có phương thẳng đứng và chiều hướng từ dưới lên trên. Hiệu điện thế giữa hai bản là 120 V. Khoảng cách giữa hai bản là 1 cm. Xác định điện tích của hạt bụi. Lấy g = 10 m/s².

Lời giải

Các lực tác dụng vào hạt bụi: trọng lực $\overrightarrow{P}$, lực điện $\overrightarrow{F_d}$.

Hạt bụi nằm cân bằng nên:

$\overrightarrow{P}+\overrightarrow{F_d}=0\iff \overrightarrow{P}=-\overrightarrow{F_d}\iff \left\{\begin{array}{l}\overrightarrow{P}\uparrow \downarrow \overrightarrow{F_d}\\ P=F_d\end{array}\right.$

Vì trọng lực hướng xuống, nên lực điện phải hướng lên. Vậy lực điện cùng chiều với đường sức điện nên điện tích q của hạt bụi phải là điện tích dương (Hình 5.1G).

Ta có: F = qE với $E=\frac{U}{d}$và P = mg

Vì $F=P\iff \frac{qU}{d}=mg\iff q=\frac{mgd}{U}=8,{3.10}^{-11}C$

Bài 5.7 trang 12 SBT Lí 11: Một quả cầu nhỏ bằng kim loại được treo bằng một sợi dây chỉ mảnh giữa hai bản kim loại phẳng song song, thẳng đứng. Đột nhiên tích điện cho hai bản kim loại để tạo ra điện trường đều giữa hai bản. Hãy dự đoán hiện tượng xảy ra và giải thích. Cho rằng, lúc đầu quả cầu nằm gần bản dương.

Lời giải

- Quả cầu kim loại sẽ bị nhiễm điện do hưởng ứng. Phần nhiễm điện âm sẽ nằm gần bản dương hơn phần nhiễm điện dương. Do đó, quả cầu sẽ bị bản dương hút.

- Giải thích:

+ Khi quả cầu đến chạm vào bản dương thì nó sẽ nhiễm điện dương và bị bản dương đẩy và bản âm hút.

+ Quả cầu sẽ đến chạm vào bản âm, bị trung hòa hết điện tích dương và lại bị nhiễm điện âm. Nó lại bị bản âm đẩy và bản dương hút... cứ như thế tiếp tục.

+ Nếu tụ điện đã được cắt ra khỏi nguồn điện thì trong quá trình quả cầu kim loại chạy đi chạy lại giữa hai bản, điện tích của tụ điện sẽ giảm dần cho đến lúc hết hẳn.

Bài 5.8 trang 12 SBT Lí 11: Bắn một êlectron với vận tốc đầu rất nhỏ vào một điện trường đều giữa hai bản kim loại phẳng theo phương song song với các đường sức điện (Hình 5.1). Electron được tăng tốc trong điện trường. Ra khỏi điện trường, nó có vận tốc 1.10⁷ m/s.

a) Hãy cho biết dấu điện tích của các bản A và B của tụ điện.

b) Tính hiệu điện thế U_AB giữa hai bản. Điện tích của êlectron: -1,6.10 ^-19 C. Khối lượng của êlectron: 9,1.10 ^-31 kg.

Lời giải

a) Muốn electron được tăng tốc trong điện trường thì nó phải bị bản A đẩy và bản B hút (hình ở phần đề bài). Như vậy, bản A phải tích điện âm và bản B phải tích điện dương.

b) Áp dụng định lý biến thiên động năng:

$A_{Fd}=\Delta W_d\iff q{U}_{AB}=\frac{m{v}^2}{2}-0$

$\iff U_{AB}=\frac{m{v}^2}{2q}=\frac{9,{1.10}^{-31} .{\left({10}^7\right)}^2}{2.\left(-1,{6.10}^{-19} \right)}=-284,375V$

Bài 5.9 trang 13 SBT Lí 11: Ở sát mặt Trái Đất, vectơ cường độ điện trường hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới và có độ lớn vào khoảng 150 V/m.

a) Tính hiệu điện thế giữa một điểm ở độ cao 5 m và mặt đất.

b) Có thể dùng hiệu điện thế nói trên để thắp sáng đèn điện được không?

Lời giải

a) Hiệu điện thế giữa một điểm ở độ cao 5 m và mặt đất là:

U = E.d = 150 . 5 = 750V

b) Không thể dùng hiệu điện thế này để thắp sáng bòng đèn được, vì nếu nối bóng đèn với một điểm ở trên cao và một điểm ở mặt đất thì các dây nối và bóng đèn sẽ có cùng một điện thế và không có dòng điện.

Bài 5.10 trang 13 SBT Lí 11: Bắn một êlectron với vận tốc v₀ vào điện trường đều giữa hai bản kim loai phẳng theo phương song song, cách đều hai bản kim loại (Hình 5.2). Hiệu điện thế giữa hai bản là U.

a) Electron sẽ bị lệch về phía bản dương hay bản âm?

b) Biết rằng êlectron bay ra khỏi điện trường tại điểm nằm sát mép một bản. Viết biểu thức tính công của lực điện trong sự dịch chuyển của êlectron trong điện trường.

c) Viết công thức tính động năng của êlectron khi bắt đầu ra khỏi điện trường.

Lời giải

a) Electron chịu tác dụng của $\overrightarrow{F_d}$ có phương thẳng đứng, chiều từ âm sang dương (do electron mang điện âm, và điện trường có phương thẳng đứng, chiều từ dương sang âm). Vậy electron chuyển động về phía bản dương.

b) Gọi O là điểm mà electron bắt đầu bay vào điện trường của tụ điện.

A là điểm mà electron bắt đầu bay ra khỏi tụ điện, A nằm sát mép bản dương.

d là khoảng cách giữa hai bản.

d_AO là khoảng cách giữa hình chiếu của điểm A trên và điểm O.

U là hiệu điện thế giữa bản dương và bản âm.

E là cường độ điện trường giữa hai bản (Hình 5.2G).

Ta có U = Ed; U_AO = Ed_AO với $d_{AO}=\frac{d}{2}$ thì $U_{AO}=\frac{U}{2}$

Công của lực điện tác dụng lên electron là

A_AO = eU_AO với e < 0.

Vì U_OA = - U_AO nên ta có  $A_{AO}=\frac{-eU}{2}$

c) Công của lực điện làm tăng động năng của electron:

$A_{OA} =W_{dA} -W_{do}\iff W_{dA} =W_{do}+A_{OA}\iff W_{dA}=\frac{m{v}_0^2}{2}-\frac{eU}{2}$

Xem thêm lời giải bài tập Vật lí lớp 11 hay, chi tiết khác:

Bài 6: Tụ điện

Bài tập cuối chương 1

Bài 7: Dòng điện không đổi. Nguồn điện

Bài 8: Điện năng. Công suất điện

Bài 9: Định luật Ôm đối với toàn mạch

Xem thêm tài liệu Vật lí lớp 11 hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Điện thế. Hiệu điện thế

Trắc nghiệm Điện thế. Hiệu điện thế có đáp án

•