Hướng dẫn giải Bài 1. Điện tích. Định luật Cu-lông sgk Vật Lí 11. Nội dung bài Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 trang 9 10 sgk Vật Lí 11 bao gồm đầy đủ phần lý thuyết, câu hỏi và bài tập, đi kèm công thức, định lí, chuyên đề có trong SGK để giúp các em học sinh học tốt môn vật lý 11, ôn thi tốt nghiệp THPT quốc gia.
Bạn đang xem: Bài tập vật lý 11 trang 10
LÍ THUYẾT
ĐIỆN TÍCH – ĐỊNH LUẬT CU-LÔNG
I. Sự nhiễm điện của các vật. Điện tích. Tương tác điện
1. Sự nhiễm điện của các vật
Khi cọ xát như vật như thanh thủy tinh, thanh nhựa, mảnh vải polietilen,… vào dạ hoặc lụa… thì những vật đó có thể hút được những vật nhẹ như mẩu giấy, sợi bông… Ta nói rằng những vật đó đã bị nhiễm điện.
Thí dụ :
+ Cọ xát thủy tinh vào lụa, kết quả là thủy tinh và lụa đều bị nhiễm điện.
+ Vật dẫn A không nhiễm điện. Khi cho A tiếp xúc với vật nhiễm điện B thì A nhiễm điện cùng dấu với B.
+ Cho đầu A của thanh kim loại AB lại gần vật nhiễm điện C, kết quả đầu A tích điện trái dấu với C và đầu B tích điện cùng dấu với C.
2. Điện tích. Điện tích điểm
– Vật bị nhiễm điện còn gọi là vật mang điện, vật tích điện hay vật chứa điện tích.
– Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét. Điện tích điểm là điện tích được coi như tập trung tại một điểm.
3. Tương tác điện. Hai loại điện tích
– Các điện tích hoặc đẩy nhau, hoặc hút nhau (Hình 1.1). Sự đẩy nhau hay hút nhau giữa các điện tích đó là tương tác điện.
– Có hai loại điện tích là điện tích dương (+) và điện tích âm (-).
+ Các điện tích cùng loại (cùng dấu) thì đẩy nhau.
+ Các điện tích khác loại (khác dấu) thì hút nhau.
– Hai lực tác dụng vào hai điện tích là hai lực trực đối, cùng phương, ngược chiều, độ lớn bằng nhau và đặt vào hai điện tích.
II. Định luật Cu-lông. Hằng số điện môi
1. Định luật Cu-lông
Năm 1785, Cu-lông, nhà bác học người Pháp, lần đầu tiên lập được định luật về sự phụ thuộc của lực tương tác giữa các điện tích điểm (gọi tắt là lực điện hay lực Cu-lông) vào khoảng cách giữa chúng.
– Nội dung: Lực hút hay đẩy giữa hai điện tích điểm có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng (Hình 1.2).
– Biểu thức:
\(F=k.\dfrac{|q_{1}q_{2}|}{\varepsilon r^{2}}\) (1.1)
Trong hệ đơn vị SI, \(k\) có giá trị : \(k=9.10^9 \dfrac{N.m^2}{C^2}\)
Trong công thức (1.1):
+ F: lực tương tác (N)
+ r: khoảng cách giữa hai điện tích (m)
+ \(q_1,q_2\): điện tích của hai điện tích (C)
+ ε: là một hệ số phụ thuộc môi trường đặt các điện tích được gọi là hằng số điện môi của môi trường đó. Ta chỉ xét đến các môi trường đồng tính.
2. Hằng số điện môi
– Điện môi là một môi trường cách điện.
– Khi đặt các điện tích điểm trong một điện môi (chẳng hạn trong một chất dầu cách điện) đồng tính chiếm đầy không gian xung quanh các điện tích, thì lực tương tác sẽ yếu đi ε lần so với khi đặt chúng trong chân không. ε được gọi là hằng số điện môi của môi trường (ε ≥ 1). Đối với chân không thì ε = 1 còn đối với các môi trường khác ε >1.
– Hằng số điện môi là một đặc trưng quan trọng cho tính chất điện của một chất cách điện. Nó cho biết khi đặt điện tích trong chất đó thì lực tương tác giữa các điện tích sẽ nhỏ đi bao nhiêu lần so với khi đặt chúng trong chân không.
3. Nguyên lý chồng chất lực điện
Giả sử có n điện tích điểm q1, q2,…, qn tác dụng lên điện tích điểm q những lực tương tác tĩnh điện \(\overrightarrow {{F_1}} ,\overrightarrow {{F_2}} ,…,\overrightarrow {{F_n}} \) 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.
\(\overrightarrow F = \overrightarrow {{F_1}} + \overrightarrow {{F_2}} + … + \overrightarrow {{F_n}} \)
CÂU HỎI (C)
1. Trả lời câu hỏi C1 trang 6 Vật Lý 11
Trên hình 1.2, AB và MN là hai thanh đã được nhiễm điện, trong đó thanh AB được treo nằm ngang, còn thanh MN được giữ cố định.Mũi tên chỉ chiều chuyển động của đầu B. Hỏi B và M nhiễm điện cùng dấu hay trái dấu?
Trả lời:
Khi đặt đầu M gần đầu B thì đầu B bị đẩy ra xa có nghĩa là hai đầu M và B phải nhiễm điện cùng dấu với nhau.
⇒ Đáp án: Nhiễm điện cùng dấu.
2. Trả lời câu hỏi C2 trang 8 Vật Lý 11
Nếu tăng khoảng cách giữa hai quả cầu tích điện cùng dấu lên ba lần thì lực tương tác giữa chúng tăng, giảm bao nhiêu lần?
Trả lời:
Ta có: Lực tương tác tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa 2 điện tích điểm nên khi tăng khoảng cách giữa hai quả cầu nên 3 lần thì lực tương tác giữa chúng giảm 9 lần.
3. Trả lời câu hỏi C3 trang 9 Vật Lý 11
Không thể nói về hằng số điện môi của chất nào dưới đây?
A. Không khí khô
B. Nước tinh khiết
C. Thủy tinh
D. Đồng
Trả lời:
Hằng số điện môi chỉ đặc trưng cho chất cách điện nên không thể nói về hằng số điện môi của chất dẫn điện.
Không khí khô, nước tinh khiết, thủy tinh là các chất cách điện. Đồng là chất dẫn điện. Do đó không thể nói về hằng số điện môi của đồng .
⇒ Đáp án D.
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Dưới đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 trang 9 10 sgk Vật Lí 11 đầy đủ và ngắn gọn nhất. Nội dung chi tiết bài giải (câu trả lời) các câu hỏi và bài tập các bạn xem sau đây:
❓
1. Giải bài 1 trang 9 Vật Lý 11
Điện tích điểm là gì?
Trả lời:
Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét.
Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau. Các điện tích khác dấu thì hút nhau.
2. Giải bài 2 trang 9 Vật Lý 11
Phát biểu định luật Cu-lông.
Trả lời:
Định luật Cu-lông:
“Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không, có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.”
\(F = k\displaystyle{{|{q_1}{q_2}|} \over {{r^2}}};\,\,k = {9.10^9}{{N{m^2}} \over {{C^2}}}\)
3. Giải bài 3 trang 9 Vật Lý 11
Lực tương tác giữa các điện tích khi đặt trong một điện môi sẽ lớn hơn hay nhỏ hơn khi đặt trong chân không ?
Trả lời:
Ta có, lực tương tác giữa các điện tích khi đặt trong một điện môi: \(F = k\dfrac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{\varepsilon {r^2}}}\)
Lại có, hằng số điện môi của môi trường \(\varepsilon \ge 1\)
Đối với môi trường chân không \(\varepsilon = 1\)
⇒ Lực tương tác giữa các điện tích khi đặt trong một điện môi sẽ nhỏ hơn khi đặt trong chân không.
4. Giải bài 4 trang 10 Vật Lý 11
Hằng số điện môi của một chất cho ta biết điều gì?
Trả lời:
Hằng số điện môi là một đặc trưng quan trọng cho tính chất điện của một chất cách điện.
Hằng số điện môi của một chất cho biết khi đặt các điện tích trong môi trường điện môi đó thì lực tương tác Cu-lông giữa chúng sẽ giảm đi bao nhiêu lần so với khi đặt chúng trong chân không.
?
1. Giải bài 5 trang 10 Vật Lý 11
Chọn câu đúng.
Khi tăng đồng thời độ lớn của hai điện tích điểm và khoảng cách giữa chúng lên gấp đôi thì lực tương tác giữa chúng.
A. tăng lên gấp đôi.
B. giảm đi một nửa.
C. giảm đi bốn lần.
D. không thay đổi.
Bài giải:
Gọi \(F,F’\) là lực tương tác của 2 điện tích ban đầu và sau khi tăng độ lớn điện tích, khoảng cách giữa chúng, ta có:
\(\left\{ \matrix{F = k{\displaystyle{\left| {{q_1}{q_2}} \right|} \over \displaystyle{\varepsilon {r^2}}} \hfill \crF’ = k{\displaystyle{\left| {{q_1}"{q_2}’} \right|} \over \displaystyle{\varepsilon r{‘^2}}} = k{\displaystyle{\left| {2{q_1}.2{q_2}} \right|} \over \displaystyle{\varepsilon {{\left( {2r} \right)}^2}}} = k{\displaystyle{\left| {{q_1}{q_2}} \right|} \over \displaystyle{\varepsilon {r^2}}} \hfill \cr} \right. \\\Rightarrow F’ = F\)
⇒ Khi tăng đồng thời độ lớn của hai điện tích điểm và khoảng cách giữa chúng lên gấp đôi thì lực tương tác giữa chúng sẽ không thay đổi.
⇒ Đáp án D.
2. Giải bài 6 trang 10 Vật Lý 11
Trong các trường hợp nào sau đây, ta có thể coi các vật nhiễm điện là các điện tích điểm?
A. Hai thanh nhựa đặt cạnh nhau.
B. Một thanh nhựa và một quả cầu đặt gần nhau.
C. Hai quả cầu nhỏ đặt xa nhau.
D. Hai quả cầu lớn đặt gần nhau.
Bài giải:
Hai quả cầu nhỏ đặt xa nhau có thể coi là các điện tích điểm.
⇒ Đáp án C.
3. Giải bài 7 trang 10 Vật Lý 11
Nêu điểm giống nhau và khác nhau giữa định luật Cu-lông và định luật vạn vật hấp dẫn.
Xem thêm: Tổng Hợp Nét Cơ Bản, Bảng Chữ Thư Pháp Đẹp, Các Mẫu Chữ Thư Pháp Đẹp
Bài giải:
4. Giải bài 8 trang 10 Vật Lý 11
Hai quả cầu nhỏ mang hai điện tích có độ lớn bằng nhau, đặt cách nhau \(10cm\) trong chân không thì tác dụng lên nhau một lực là \(9.10^{-3}N\). Xác định điện tích của hai quả cầu đó.
Bài giải:
Áp dụng công thức \(F=9.10^{9}.\dfrac{|q_{1}q_{2}|}{\varepsilon r^{2}}\) (1), trong đó ta có:
Lực tương tác: \(F=9.10^{-3}N\)
Khoảng cách giữa 2 điện tích: \(r=10cm=0,1m\)
Đặt trong chân không ⇒ \(\varepsilon = 1\)
Điện tích: \(\left| {{q_1}} \right| = \left| {{q_2}} \right| = q\)
Thay vào (1) ta được:
\(\begin{array}{l}F = k\dfrac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{{r^2}}} \Leftrightarrow {9.10^{ – 3}} = {9.10^9}\dfrac{{{q^2}}}{{0,{1^2}}}\\ \Rightarrow q = \pm {10^{ – 7}}C\end{array}\)
Bài tiếp theo:
Trên đây là phần Hướng dẫn Giải bài 1 2 3 4 5 6 7 8 trang 9 10 sgk Vật Lí 11 đầy đủ, ngắn gọn và dễ hiểu nhất. Chúc các bạn làm bài môn Vật lý 11 tốt nhất!