Các dạng bài tập Công của lực điện, Hiệu điện thế chọn lọc có đáp án chi tiết

Với các dạng bài bác tập Công của lực điện, Hiệu điện thế tinh lọc có đáp án chi tiết Vật Lí lớp 11 tổng hợp những dạng bài xích tập, 100 bài bác tập trắc nghiệm bao gồm lời giải cụ thể với đầy đủ phương pháp giải, ví dụ minh họa để giúp học sinh ôn tập, biết phương pháp làm dạng bài xích tập Công của lực điện, Hiệu điện cầm cố từ đó đạt điểm cao trong bài thi môn đồ dùng Lí lớp 11.

Bạn đang xem: Công của lực điện bài tập

*

Bài tập trắc nghiệm

Lý thuyết Công của lực điện, Hiệu năng lượng điện thế

Công của lực điện trong năng lượng điện trường đều:

*

Công của lực điện chức năng lên năng lượng điện không phụ thuộc vào vào hình dạng lối đi của năng lượng điện tích nhưng chỉ dựa vào vào điểm đầu và điểm cuối của đường đi trong năng lượng điện trường, vì vậy người ta nói năng lượng điện trường tĩnh là một trong trường thế:

AMN = qEd

với d = MNcosα là hình chiếu của độ dời lên một đường sức bất kì.

Điện thế: Điện gắng tại một điểm trong điện trường là đại lượng đặc thù riêng cho điện trường về phương diện tạo thành thế năng lúc để tại đó một điện tích q. Nó được xác minh bằng thương số thân công của lực điện chức năng lên điện tích q khi q dịch chuyển từ M ra xa vô cùng và độ lớn của q.

•Điện cố gắng tại một điểm trong điện trường:

*
.

•Điện cụ tại điểm M gây bởi điện tích q:

*
.

•Điện chũm tại một điểm bởi vì nhiều điện tích gây ra: V = V1 + V2 + V3 + ...+ VM

Hiệu điện thế: Hiệu điện rứa giữa nhị điểm M, N trong năng lượng điện trường đặc thù cho kỹ năng sinh công của năng lượng điện trường vào sự dịch rời của điện tích từ M mang lại N. Nó được khẳng định bằng yêu mến số thân công của lực điện chức năng lên năng lượng điện q vào sự dịch rời của q trường đoản cú M đến N cùng độ bự của q:

*

Thế năng tĩnh điện: Wt = qV

Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế: UMN = Ed

Cách tính công của lực điện trường, điện thế, hiệu điện vắt giữa hai điểm

A. Phương pháp & Ví dụ

Áp dụng các công thức:

+ Công của lực điện trong điện trường các A = qEd

+ Điện vậy của một điểm trong điện trường

*

+ Điện thay tại một điểm gây vị điện tích q:

*

+ Điện thế vày nhiều điện tích điểm gây ra V = V1 + V2 + V3 + ...+ VM

+ Hiệu điện cố gắng

*

Ví dụ 1: Hiệu điện nắm giữa nhị điểm C, D trong điện trường là UCD = 200 V. Tính

a. Công của điện trường dịch rời proton từ bỏ C cho D.

b. Công của năng lượng điện trường dịch chuyển electron trường đoản cú C mang đến D.

Hướng dẫn:

a. Công của lực điện dịch chuyển proton: ACD = qUCD = 3,2.10-17J

b. Công của lực điện trường di chuyển electron: ACD = qUCD = - 3,2.10-17J

Ví dụ 2: Hiệu điện nạm giữa nhị điểm M, N là UMN = 1 V. Một điện tích q = -1 C dịch rời từ M cho N thì công của lực điện bằng bao nhiêu. Giải thích về hiệu quả tính được.

Hướng dẫn:

+ Công điện trường làm dịch chuyển điện tích q từ M mang đến N là: A = qUMN = - 1 (J)

+ vệt ( - ) tạo nên công của lực năng lượng điện là công cản, cho nên vì thế để di chuyển điện tích q từ bỏ M đến N thì nên cần phải cung ứng một công A = 1 J.

Ví dụ 3: Khi cất cánh qua 2 điểm M với N trong năng lượng điện trường, êlectrôn tăng tốc, cồn năng tăng lên 250eV (1eV = 1,6.10-19J). Tính hiệu điện vậy giữa M cùng N.

Hướng dẫn:

Ta có: Công của lực điện trường là A = q.UAB = ΔWd

*
.

Vậy: Hiệu điện vậy giữa nhị điểm M cùng N trong điện trường là UMN = –250V.

Ví dụ 4: A, B, C là cha điểm tạo thành thành tam giác vuông tại A để trong điện trường đều sở hữu véc tơ E→ tuy vậy song với AB. Mang đến α = 60°; BC = 10 centimet và UBC = 400 V.

*

a) Tính UAC, UBA với E.

b) Tính công thực hiện để di chuyển điện tích q = 10-9 C tự A → B, tự B → C và từ A → C.

c) Đặt thêm sống C một điện tích điểm q = 9.10-10 C. Tìm cường độ điện trường tổng đúng theo tại A.

Hướng dẫn:

*

a) UAC = E.AC.cos90° = 0.

UBA = UBC + UCA = UBC = 400 V.

*

b) AAB = qUAB = -qUBA = -4.10-7 J.

ABC = qUBC = 4.10-7 J.

AAC = qUAC = 0.

c) Điện tích q đặt tại C sẽ gây ra tại A véc tơ độ mạnh điện ngôi trường E"→ tất cả phương chiều như hình vẽ; tất cả độ lớn:

*

EA→ = E→ + E"→; có phương chiều như hình vẽ, bao gồm độ lớn: EA =

*
= 9,65.103 V/m.

Ví dụ 5: mang lại ba bản kim các loại phẳng A, B, C đặt tuy nhiên song như hình vẽ. D1 = 5cm, d2 = 8cm. Các phiên bản được tích điện với điện trường thân các bạn dạng là đều, tất cả chiều như hình vẽ với độ lớn: E1 = 4.104V/m, E2 = 5.104V/m. Lựa chọn gốc điện thế tại phiên bản A, kiếm tìm điện ráng VB , VC của hai bản B, C.

*

Hướng dẫn:

- vì chưng E1→ hướng từ A mang lại B, ta có: UAB = VA - VB = E1.d1

Gốc điện núm tại phiên bản A : VA = 0

Suy ra: VB = VA - E1d1 = 0 - 4.104.5.10-2 = -200V

- vị E2→ hướng từ C mang lại B, ta có: UCB = VC - VB = E2.d2

Suy ra : VC = VB + E2d2 = -2000 + 5.104.8.10-2 = 2000V

B. Bài bác tập

Bài 1: Điện tích q = 10-8 C di chuyển dọc theo các cạnh của tam giác đều ABC cạnh a = 10 cm trong điện trường đều cường độ điện trường là E = 300 V/m, E→ // BC. Tính công của lực điện trường lúc q di chuyển bên trên mỗi cạnh của tam giác.

*

Lời giải:

Công của lực điện trường khi q di chuyển trên các cạnh của tam giác:

AAB = q.E.AB.cos120° = -10-8.300.0,1/2 = -1,5.10-7 J

ABC = q.E.BC = 10-8.300.0,1 = 3.10-7 J

ACA = q.E.AC.cos60° = 10-8.300.0,1/2 = 1,5.10-7 J.

Bài 2: Một electron cất cánh từ điểm M tới điểm N vào một năng lượng điện trường, giữa hai điểm gồm hiệu điện thế UMN = 100V. Công mà lực năng lượng điện trường ra đời bằng?

Lời giải:

AMN = e.UMN = -1,6.10-19.100

*

Bài 3: mang lại điện tích dịch chuyển giữa 2 điểm cố định và thắt chặt trong một năng lượng điện trường hầu hết với cường độ 3000 V/m thì công của lực điện trường là 90 mJ. Nếu cường độ điện ngôi trường là 4000 V/m thì công của lực năng lượng điện trường dịch chuyển điện tích giữa hai điểm đó là?

Lời giải:

Ta có: AMN1 = qE1d; AMN2 = qE2d

*

Bài 4: vào một điện ngôi trường đều, trường hợp trên một con đường sức, thân hai điểm cách nhau 4 cm tất cả hiệu điện nạm 10 V, thân hai điểm phương pháp nhau 6 cm có hiệu điện nuốm là?

Lời giải:

Xét trên một đường sức: U1 = Ed1; U2 = Ed2

*

Bài 5: có hai năng lượng điện điểm quận 1 = 10-8 C và quận 2 = 4.10-8 đặt biện pháp nhau r = 12cm. Tính điện vậy của năng lượng điện trường gây ra bởi hai năng lượng điện trên trên điểm có cường độ năng lượng điện trường bằng không.

Lời giải:

Ta có:

*

Để độ mạnh điện trường bằng không thì điểm M nằm trong lòng 2 năng lượng điện điểm với thoã mãn điều kiện

*

Mặt không giống

*

Khi đó

*

Bài 6: có ba phiên bản kim loại phẳng A, B, C đặt tuy nhiên song như hình vẽ. Cho d1 = 5cm, d2 = 4cm bản C nối đất, bạn dạng A, B được tích điện bao gồm điện gắng -100V, +50V. Điện trường thân các phiên bản là điện trường đều. Khẳng định các vectơ độ mạnh điện trường E1→, E2→.

*

Lời giải:

Chọn phiên bản C có tác dụng gốc, VC = 0.

*

E2→ hướng từ phiên bản B sang bạn dạng C :

*

Cách giải bài bác tập quy trình của electron trong năng lượng điện trường

A. Phương thức & Ví dụ

- Nếu năng lượng điện tích thăng bằng thì: F→ = F1→ + F2→ + ... + Fn→ = 0→

- khi hạt sở hữu điện được thả tự do thoải mái không gia tốc đầu vào một năng lượng điện trường đều thì dưới công dụng của lực điện, hạt mang điện hoạt động theo một đường thẳng song song cùng với đường mức độ điện.

Nếu năng lượng điện dương (q > 0) thì hạt với điện (q) sẽ hoạt động cùng chiều năng lượng điện trường.

Nếu điện tích âm (q 0 + v0.t + (1/2)a.t2.

Vận tốc: v = v0 + a.t .

Công thức độc lập thời gian v2 – v02 = 2.a.s với s = |x - x0|.

*

- khi hạt mang điện cất cánh vào trong điện trường với vận tốc ban đầu v0→ vuông góc với các đường sức điện. Hạt chịu tác dụng của lực điện ko đổi có hướng vuông góc với v0→, chuyển động của hạt tương tự như chuyển động của một vật bị ném ngang trong trường trọng lực. Quỹ đạo của hạt là một phần của đường paraboℓ.

Lực chức năng F→ = qE→.

Sử dụng cách thức tọa độ , phân tích vận động của đồ dùng thành nhị thành phần để giải toán

Khi đó:

Gia tốc của gửi động:

*

*

Ví dụ 1: Một electron cất cánh với vận tốc v = 1,12.107 m/s từ một điểm có điện cố V1 = 600 V, theo hướng của đường sức. Xác minh điện thay V2 trên điểm nhưng electron dừng lại.

Hướng dẫn:

+ Áp dụng định lý hễ năng

*

+ Mặc không giống A = eU

*

Ví dụ 2: Một electron ban đầu chuyển hễ dọc theo đường sức của năng lượng điện trường thân hai bản tụ của một tụ năng lượng điện phẳng. Hai phiên bản tụ cách nhau một khoảng d = 2 cm và giữa chúng gồm một hiệu điện cố U = 120 V. Electron sẽ có vận tốc là từng nào khi dịch rời được một quãng mặt đường 3 cm.

Hướng dẫn:

+ Áp dụng định lý rượu cồn năng

*

+ mang khác

*

Ví dụ 3: Một electron cất cánh từ phiên bản âm sang bạn dạng dương của một tụ năng lượng điện phẳng. Điện trường trong khoảng hai phiên bản tụ là điện trường đều phải sở hữu cường độ E = 6.104 V/m. Khoảng cách giữa hai phiên bản tụ là d = 5 cm.

a. Tính gia tốc của electron.

b. Tính thời gian bay của electron biết vận tốc ban đầu bằng 0.

c. Tính gia tốc của electron lúc nó chạm vào bản dương.

Hướng dẫn:

a. Tốc độ của electron

*

b. Thời gian bay của electron

*

c. Tốc độ của electron khi chạm phiên bản dương v = at = 3,2.107 m/s.

Ví dụ 4: giữ lại hai bạn dạng của một tụ điện phẳng, để nằm ngang gồm một hiệu điện vậy U1 = 1000 V, khoảng cách giữa hai phiên bản là d = 1 cm. Ở đúng thân hai bạn dạng có một giọt thủy ngân nhỏ tích điện, ở lơ lửng. Đột nhiên hiệu điện thế bớt xuống chỉ còn U2 = 995 V. Hỏi sau bao lâu giọt thủy ngân rơi xuống bạn dạng dương?

Hướng dẫn:

*

+ khi giọt thủy ngân nằm cân nặng bằng

*

+ lúc giọt thủy ngân rơi xuống bạn dạng dương thì tốc độ của nó là

*

+ thời gian rơi

*

Ví dụ 5: Một electron bay vào trong điện trường theo phía ngược với hướng của đường sức năng lượng điện với gia tốc 2000 km/s. Tốc độ của electron nghỉ ngơi cuối đoạn đường sẽ là từng nào biết hiệu điện cố ở hai đầu phần đường là 15 V.

Hướng dẫn:

Áp dụng định lý đụng năng

*

Ví dụ 6: Một electron cất cánh trong năng lượng điện trường giữa hai bản của một tụ điện đã có được tích điện với đặt bí quyết nhau 2 cm. Với tốc độ 3.107 m/s theo phương tuy nhiên song với các bạn dạng của tụ điện. Hiệu điện thay giữa hai bạn dạng phải là bao nhiêu để electron lệch đi 2,5 mm khi đi được quãng mặt đường 5 centimet trong điện trường.

Hướng dẫn:

+ Gia tốc hoạt động của electron:

*

+ mặc khác

*

+ Từ nhị biểu thức trên ta thu được

*

B. Bài bác tập

Bài 1: Hai bạn dạng kim một số loại phẳng tuy nhiên song mang điện tích trái vệt được đặt biện pháp nhau 2 cm. Cường độ điện trường giữa hai phiên bản bằng 3000 V/m. Gần kề bề mặt phiên bản mang điện dương, người ta để một hạt mang điện dương q0 = 1,2.10-2 C, trọng lượng m = 4,5.10-6 g.Tính:

a) Công của điện trường khi hạt sở hữu điện chuyển động từ phiên bản dương sang bản âm.

b) tốc độ của hạt có điện lúc nó đập vào phiên bản mang năng lượng điện âm.

Lời giải:

a) Công của lực điện trường: A = |q0|Ed = 0,9 J.

b) vận tốc của hạt mang điện lúc đập vào phiên bản âm:

*

Bài 2: Một phân tử bụi bé dại có cân nặng m = 0,1 mg, nằm lơ lững trong năng lượng điện trường thân hai bản kim một số loại phẵng. Các đường mức độ điện có phương trực tiếp đứng và chiều hướng từ dưới lên trên. Hiệu điện cố giữa hai bản là 120 V. Khoảng cách giữa hai bản là 1 cm. Xác minh điện tích của hạt bụi. Lấy g = 10 m/s2.

Lời giải:

Hạt vết mờ do bụi nằm cân đối nên lực năng lượng điện trường thăng bằng với trọng lực. Lực năng lượng điện trường phải tất cả phương trực tiếp đứng cùng hướng lên, cho nên hạt bụi nên mang điện tích dương (lực năng lượng điện F→ thuộc phương, cùng chiều với E→). Ta có:

*

Bài 3: Một quả cầu khối lượng 4,5.10-3 kilogam treo vào một trong những sợi dây tương đối dài 1 m. Quả cầu nằm trong lòng hai tấm kim loại tuy vậy song, thẳng đứng như hình vẽ. Nhì tấm cách nhau 4 cm. Đặt một hiệu điện gắng 750 V vào hai tấm đó thì quả cầu lệch ra khỏi vị trí ban đầu 1 cm. Tính điện tích của trái cầu.

*

Lời giải:

*

Điều kiện cân bằng: P→ + F→ + T→ = 0→.

Vì α nhỏ nên

*

*

Quả mong lệch về phiên bản dương đề xuất mang năng lượng điện âm: q = - 2,4.10-8 C.

Bài 4: Một prôtôn bay trong điện trường. Dịp prôtôn nghỉ ngơi điểm A thì tốc độ của nó bởi 2,5.104 m/s. Khi bay đến B gia tốc của prôtôn bằng không. Điện cố kỉnh tại A bởi 500 V. Tính điện nạm tại B. Biết prôtôn có trọng lượng 1,67.10-27 kg và bao gồm điện tích 1,6.10-19 C.

Lời giải:

Ta có: ΔWđ = WđB - WđA = - mv2 = A = q(VA – VB) → VB = VA +

*
= 503,26 V.

Bài 5: Một electron dịch rời một đoạn 0,6 cm, trường đoản cú điểm M tới điểm N dọc từ một đường sức năng lượng điện thì lực điện sinh công 9,6.10-18 J.

a) Tính công nhưng lực điện có mặt khi electron di chuyển tiếp 0,4 centimet từ điểm N tới điểm P theo phương và chiều nói trên.

b) Tính vận tốc của electron khi tới điểm phường Biết trên M, electron không tồn tại vận tốc ban đầu. Khối lượng của electron là 9,1.10-31 kg.

Xem thêm: Dãy Các Kim Loại Nào Không Tác Dụng Với Cucl2

Lời giải:

a) AMN = q.E.MN → E =

*
= - 104 V/m; vết "-" cho biết thêm E→ ngược chiều vận động của electron (được thản nhiên chọn có tác dụng chiều dương); ANP = q.E.NP = 6,4.10-18 J.