Bài tập ôn tập Vật Lí 11 Kết nối tri thức Chương 3 có đáp án

Chọn B

(I) Đúng

(II) Sai. à độ lớn tỉ lệ thuận với tích giá trị của hai điện tích điểm.

(III) Sai. à độ lớn tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Chọn B

Chọn C

Chọn D

Chọn B

Hai điện tích điểm trái dấu nên lực tương tác giữa chúng là lực hút.

$\mathrm{F}=\mathrm{k}\frac{{\mathrm{q}}^2}{{\mathrm{\epsilon r}}^2}={9.10}^9.\frac{{\left({10}^{-4}/4\right)}^2}{{2.1}^2}=2,8125\text{ N}$

Chọn A

Chọn A

$\frac{{\mathrm{F}}^{\text{'}}}{\mathrm{F}}=\frac{{\mathrm{r}}^2}{{{\mathrm{r}}^{\text{'}}}^2}={\left(\frac{\mathrm{r}}{4\text{r}}\right)}^2\Rightarrow {\mathrm{F}}^{\text{'}}={\left(\frac{1}{4}\right)}^2\mathrm{F}={\left(\frac{1}{4}\right)}^2.8=0,5\text{ N}$

Chọn A

$\mathrm{tan\alpha }=\frac{{\mathrm{F}}_{\mathrm{d}}}{\mathrm{P}}=\frac{\mathrm{k}\frac{{\mathrm{q}}^2}{{\mathrm{r}}^2}}{\mathrm{mg}}=\frac{{9.10}^9.{\left(\frac{{5.10}^{-7}}{0,6}\right)}^2}{0,0025.10}=0,25\Rightarrow \mathrm{\alpha }\approx {14}^{°}$

Chọn B

Q<0 nên những đường thẳng có chiều đi vào điện tích Q.

Chọn C

Chọn C

Chọn B

Chọn A

\(A = q.E.d\)Û\(E = \frac{A}{{q.d}} = \frac{1}{{{{10.10}^{ - 3}}.0,01}} = 10000\,\,{\rm{V/m}}.\)

Chọn C

Điện dung của một tụ xác định có giá trị không đổi không phụ thuộc vào hiệu điện thế và điện tích của tụ.

Chọn B

a) Đúng; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng

b. Để \({q_3}\)nằm cân bằng thì \[\overrightarrow {{F_3}} = \overrightarrow {{F_{13}}} + \overrightarrow {{F_{23}}} = \vec 0 \Rightarrow \overrightarrow {{F_{13}}} = - \overrightarrow {{F_{23}}} \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow {{F_{13}}} \uparrow \downarrow \overrightarrow {{F_{23}}} \\{F_{13}} = {F_{23}}\end{array} \right.\]

\[\overrightarrow {{F_{13}}} \uparrow \downarrow \overrightarrow {{F_{23}}} \Rightarrow \]\({q_3}\)nằm trong đoạn AB (C nằm trong đoạn thẳng AB).

c. \[{F_{13}} = {F_{23}} \Rightarrow k\frac{{\left| {{q_1}{q_3}} \right|}}{{{\rm{A}}{{\rm{C}}^2}}} = k\frac{{\left| {{q_2}{q_3}} \right|}}{{{\rm{B}}{{\rm{C}}^2}}} \Rightarrow \frac{{{\rm{AC}}}}{{{\rm{BC}}}} = \sqrt {\frac{{\left| {{q_1}} \right|}}{{\left| {{q_2}} \right|}}} = \sqrt {\frac{6}{{54}}} = \frac{1}{3}\] mà \({\rm{AC}} + {\rm{BC}} = 6{\rm{ cm}}\)

\( \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{\rm{AC}} = 1,5{\rm{ cm}}\\{\rm{BC}} = 4,5{\rm{ cm}}\end{array} \right.\)

d. Do \({q_1}{q_2} > 0\) nên \({q_1}\) sẽ tác dụng lực đẩy lên \({q_2}\). Để \({q_2}\) cân bằng thì \({q_3}\)cần tác dụng lực hút lên \({q_2}\). Tương tự với \({q_1}\). Suy ra \({q_3} < 0\).

Điện tích điểm \({q_2}\) cân bằng thì

\({F_{12}} = {F_{32}} \Rightarrow k\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{{\rm{A}}{{\rm{B}}^2}}} = k\frac{{\left| {{q_3}{q_2}} \right|}}{{{\rm{C}}{{\rm{B}}^2}}} \Rightarrow \left| {{q_3}} \right| = \left| {{q_1}} \right|\frac{{{\rm{C}}{{\rm{B}}^2}}}{{{\rm{A}}{{\rm{B}}^2}}} = 6.\frac{{4,{5^2}}}{{{6^2}}} = 3,375{\rm{ \mu C}}\)

\( \Rightarrow {q_3} = - 3,375{\rm{ \mu C}}\)

Hướng dẫn giải

a. Lúc chưa nhúng vào chất điện môi: \(\) 10^-7 C            

b. Tụ phẳng không khí: \[C = \frac{S}{{{{9.10}^9}.4\pi d}} = {400.10^{ - 12}}\,\left( F \right)\]

Nhúng tụ điện vào chất điện môi: \[{C_1} = \frac{{\varepsilon .S}}{{{{9.10}^9}.4\pi .d}} = 2.C = 800\,\,pF\]                                               

c. \({U_1} = \frac{{{{\rm{Q}}_1}}}{{{{\rm{C}}_1}}}{\rm{ = }}\frac{{\rm{Q}}}{{{{\rm{C}}_1}}}{\rm{ = 125}}\,\left( {\rm{V}} \right)\)                                                                                                                                 

d. \(Q = {Q_1} = \) 10^-7 C           

\(q = \frac{{2,1 + 26,4 - 5,9 - 35}}{4} = - 3,1{\rm{ \mu C}}\)

\[\frac{{F'}}{F} = \frac{{\left| {{{q'}_1}{{q'}_2}} \right|}}{{{{r'}^2}}}\frac{{{r^2}}}{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}} = \frac{{\left| {3{q_1}3{q_2}} \right|}}{{{{(2r)}^2}}}\frac{{{r^2}}}{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}} = \frac{9}{4} = 2,25\]

\({E_1} = \frac{{k\left| q \right|}}{{\varepsilon {{(r)}^2}}} = \frac{{{{9.10}^9}\left| { - {{6.10}^{ - 9}}} \right|}}{{1.{{(0,2)}^2}}} = 1350(V/m)\)

\({E_2} = \frac{{k\left| {{q_2}} \right|}}{{\varepsilon {{(r)}^2}}} = \frac{{{{9.10}^9}\left| {{{6.10}^{ - 9}}} \right|}}{{1.{{(0,6)}^2}}} = 150(V/m)\)

Áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường:

\({\overrightarrow E _1} \uparrow \downarrow {\overrightarrow E _2} \Leftrightarrow {E_M} = \left| {{E_1} - {E_2}} \right| = \left| {1350 - 150} \right| = 1200(V/m)\)

\({E_1} = {E_2} = \frac{{k\left| q \right|}}{{\varepsilon {{(r)}^2}}} = \frac{{{{9.10}^9}\left| { - {{6.10}^{ - 9}}} \right|}}{{1.{{(0,2)}^2}}} = 1350(V/m)\)

Áp dụng nguyên lý chồng chất điện trường:

\({\overrightarrow E _1} \uparrow \uparrow {\overrightarrow E _2} \Leftrightarrow {E_N} = {E_1} + {E_2} = 1350 + 1350 = 2700(V/m)\)

Điện dung của tụ là:\[W = \frac{1}{2}C{U^2}\,\, \Rightarrow C = \frac{{2W}}{{{U^2}}} = {2.10^{ - 4}}(F)\]

Nếu muốn W = 22,5.10^-3 J thì:\[U = \sqrt {\frac{{2W}}{C}} = \sqrt {\frac{{2.22,{{5.10}^{ - 3}}}}{{{{2.10}^{ - 4}}}}} = 15(V)\]

Năng lượng tích trữ trong tụ điện là: W = Q²/2C = (9.10⁻⁶)²/(2.3.10⁻¹²) = 13,5 J