Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu lƣu hành nội bộ Tổ Vật lý + Công Nghệ Trang 1 LỜI NÓI ĐẦU Kính thưa quý thây cô đồng nghiệp cùng toàn thể các em học sinh thân yêu. Để giúp các em học sinh học tập, rèn luyện tốt các kĩ năng giải các bài toán vật lí 11, tổ Vật Lý xin trân trọng gửi tới các bậc phụ huynh, các quý thầy cô, các em học sinh tài liệu ôn tập Vật Lý 11. Với nội dung tương đối đầy đủ, bố cục sắp xếp rõ ràng từ cơ bản đến nâng cao, chúng tôi hi vọng các tài liệu này sẽ giúp ích cho các em học sinh yếu kém trung bình rèn luyện kỹ năng tốt hơn trong việc ôn luyện đồng thời giúp các em học sinh khá giỏi nâng cao kỹ năng và đạt kết quả cao trong các kì thi. Mặc dù đã hết sức cố gắng và cẩn trọng trong khi biên soạn nhưng vẫn không thể tránh khỏi những sai sót ngoài ý muốn, rất mong nhận được sự góp ý xây dựng từ phía người đọc. Xin chân thành cảm ơn Nội dung các sách có sự tham khảo tài liệu của các đồng nghiệp. Mọi ý kiến xin vui lòng liên hệ: Mail: tovatlycongnghenqgmail.com http:violet.vnzendinhvatli CHƢƠNG I. ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƢỜNG CHỦ ĐỀ 1: ĐỊNH LUẬT COULOMBBẢO TOÀN ĐIỆN TÍCH A. LÝ THUYẾT CƠ BẢN: I. Sự nhiễm điện của các vật. Điện tích. Tƣơng tác điện 1. Sự nhiễm điện của các vật Khi cọ xát những vật như thủy tinh, nhựa, ... vào lụa, dạ,… thì những vật đó hút được các vật nhẹ như mẫu giấy, sợi bông … Ta nói những vật đó đã bị nhiễm điện hay tích điện hay mang điện tích 2. Điện tích. Điện tích điểm Điện tích kí hiệu q hay Q . Đơn vị là Cu lông (C) Điện tích điểm là một vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới điểm mà ta xét 3. Tƣơng tác điện. Hai loại điện tích Có hai loại điện tích: điện tích dương +q hay q>0, điện tích âm –q hay q0) + Các điện tích khác loại (dấu) thì hút nhau ( q1.q20 (q1; q2 cùng dấu) + Hướng vào nhau nếu q1.q20, điện tích âm –q hay q0) + Các điện tích khác loại (dấu) hút ( q1.q20 (q1; q2 dấu) + Hướng vào q1.q20 F : Hằng số điện 21 mơi khơng đơn vị, ( chân khơng = khơng khí 1) Đặc trưng cho tính chất cách điện chất điện Nó cho biết lực tương tác điện đích mơi trường nhỏ chân khơng lần III Thuyết electron Định luật bảo tồn điện tích: Thuyết electron *Thuyết electron thuyết dựa vào cư trú di chuyển electron để giải thích tượng điện tính chất điện vật *Nội dung: + Electron rời khỏi ngun tử để di chuyển từ nơi đến nơi khác Ngun tử electron trở thành hạt mang điện dưong gọi iơn dương + Ngun tử trung hòa nhận thêm electron để trở thành hạt mang điện âm gọi iơn âm + Một vật nhiễm điện âm số electron mà chứa lớn số proton nhân Nếu số electron số prơton vật nhiễm điện dương Vận dụng a) Vật (chất) dẫn điện vật (chất) cách điện - Vật (chất) dẫn điện vật (chất) có chứa điện tích tự Ví dụ: kim loại, dung dịch axit, bazo muối - Vật (chất) cách điện vật (chất) khơng chứa điện tích tự Ví dụ: thuỷ tinh, sứ … b) Sự nhiễm điện tiếp xúc: Do di chuyển electron từ vật sang vật khác Đưa vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với vật nhiễm điện nhiễm điện dấu với vật Đó nhiễm điện tiếp xúc c) Sự nhiễm điện hƣởng ứng : Do phân bố lại electron vật nhiễm điện Đưa cầu A nhiễm điện dương lại gần đầu M kim loại MN trung hồ điện đầu M nhiễm điện âm, đầu N nhiễm điện dương Sự nhiễm điện kim loại MN nhiễm điện hưởng ứng Định luật bảo tồn điện tích Trong hệ vật lập điện, tổng đại số điện tích khơng đổi Hệ lập điện hệ vật khơng trao đổi điện tích với vật ngồi hệ B PHƢƠNG PHÁP+BÀI TẬP: Dạng 1: XÁC ĐỊNH LỰC TƢƠNG TÁC CỦA CÁC ĐIỆN TÍCH ĐIỂM PHƢƠNG PHÁP: TH có hai (2) điện tích điểm q1 q2 - Áp dụng cơng thức định luật Cu_Lơng : F q1 q (Lưu ý đơn vị đại lượng) r = Trong mơi trường khác > k - Trong chân khơng hay khơng khí TH có nhiều điện tích điểm - Lực tác dụng lên điện tích hợp lực cùa lực tác dụng lên điện tích tạo điện tích lại Xác định phương, chiều, độ lớn lực, vẽ vectơ lực Vẽ vectơ hợp lực Xác định hợp lực từ hình vẽ Khi xác định tổng vectơ cần lưu ý trường hợp đặc biệt tam giác vng, cân, đều, … Nếu khơng xảy trường hợp đặc biệt tính độ dài vec tơ định lý hàm số cosin a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA Bài 1: Cho q1 = 2.10-6, q2 = 5.10-6 C đặt cách 2cm dầu có số điện mơi Xác định lực tương tác tĩnh điện điện tích Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì …………………………………………………………………………………………………………… Bài 2: Cho q1 = -4.10-6C, q2 = 5.10-10 C đặt cách 30cm khơng khí Xác định lực tương tác tĩnh điện điện tích Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 3: Cho q1 = -2.10-6C, q2 = 5.10-10 C đặt hai điểm A B chân khơng Biết lực hút chúng 100N Tìm khoảng cách AB Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 4: Hai điện tích điểm dương q1 q2 có độ lớn điện tích 8.10-7 C đặt khơng khí cách 10 cm a) Hãy xác định lực tương tác hai điện tích b) Đặt hai điện tích vào mơi trường có số điện mơi =2 lực tương tác chúng thay đổi ? Để lực tương tác chúng khơng đổi (bằng lực tương tác đặt khơng khí) khoảng cách chúng đặt mơi trường có số điện mơi =2 ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 5: Hai điện tích điểm đặt chân khơng cách đoạn cm, lực đẩy tĩnh điện chúng 10-5 N a) Tìm độ lớn điện tích b) Tìm khoảng cách chúng để lực đẩy tĩnh điện chúng 2,5 10-6 N Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 6: Hai điện tích điểm q1 = q2 = 5.10-10 C đặt khơng khí cách đoạn 10 cm a) Xác định lực tương tác hai điện tích? b) Đem hệ hai điện tích đặt vào mơi trường nước ( = 81), hỏi lực tương tác hai điện tích thay đổi ? Để lực tương tác hai điện tích khơng thay đổi (như đặt khơng khí) khoảng cách hai điện tích bao nhiêu? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 7: Cho hai điện tích q1 q2 đặt cách khoảng r = 30 cm khơng khí, lực tác dụng chúng F0 Nếu đặt chúng dầu lực yếu 2,25 lần Vậy cần dịch chuyển chúng lại khoảng để lực tương tác chúng F ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì Bài 8: Mỗi prơtơn có khối lượng m= 1,67.10-27 kg, điện tích q= 1,6.10-19C Hỏi lực đẩy hai prơtơn lớn lực hấp dẫn chúng lần ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 9: Hai vật nhỏ đặt khơng khí cách đoạn 1m, đẩy lực F= 1,8 N Điện tích tổng cộng hai vật 3.10-5 C Tìm điện tích vật Đ s: q1= 10-5 C, q2 = 10-5 C (hoặc ngược lại) Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Dạng 2: ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN ĐIỆN TÍCH Bài 1: Đối với dạng tập này, Hs cần vận dụng định luật bảo tồn điện tích: “ Trong hệ lập điện, tổng đại số điện tích ln ln số Hai cầu nhỏ, giống nhau, kim loại Quả cầu A mang điện tích 4,50 µC; cầu B mang điện tích – 2,40 µC Cho chúng tiếp xúc đưa chúng cách 1,56 cm Tính lực tương tác điện chúng Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 2: Hai cầu nhỏ kim loại giống hệt nhau, mang điện tích q đặt cách khoảng R, chúng đẩy lực có độ lớn 6,4 N Sau cho chúng tiếp xúc tách khoảng 2R chúng đẩy lực ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 3: Hai cầu kim loại giống nhau, tích điện 3.10-5 C 2.10-5 C Cho hai cầu tiếp xúc đặt cách khoảng 1m Lực điện tác dụng lên cầu có độ lớn bao nhiêu? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 4: Hai cầu kim loại nhỏ mang điện tích q1 q2 đặt khơng khí cách cm, đẩy lực 2,7.10-4 N Cho hai cầu tiếp xúc lại đưa vị trí cũ, đẩy lực 3,6.10-4 N Tính q1, q2 ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Dạng 3: XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ ĐIỆN TÍCH Bài Cho điện tích có độ lớn nhau, đặt cách 3cm dầu hút lực 80N Tìm điện tích chúng Biết số điện mơi dầu Giải: …………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang Năm học 2014-2015 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Tài liệu Vật lý 11-Học Kì …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 2: Cho điện tích có độ lớn nhau, đặt cách 40cm dầu đẩy lực 1,40625N Tìm điện tích chúng Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 3: Cho hai điện tích đặt cách 30cm khơng khí chúng hút lực 2,4N Biết tổng đại số điện tích chúng 2.10-6C Tìm điện tích chúng Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 4: Cho hai điện tích đặt cách 20cm dầu chúng đẩy lực 6,3N Biết tổng đại số điện tích chúng 15.10-6C Tìm điện tích chúng.Biết số điện mơi dầu Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 5:.Cho hai điện tích đặt cách 10cm khơng khí chúng hút lực 5,4N Biết tổng đại số điện tích chúng -5.10-6C Tìm điện tích chúng Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Dạng 4:ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA MỘT ĐIỆN TÍCH PHƢƠNG PHÁP: Khi khảo sát điều kiện cân điện tích ta thường gặp hai trường hợp: Trƣờng hợp có lực điện: Xác định phương, chiều, độ lớn tất lực điện F1 , F2 , … tác dụng lên điện tích xét Dùng điều kiện cân bằng: F1 F2 Vẽ hình tìm kết Trƣờng hợp có thêm lực học (trọng lực, lực căng dây, …) Xác định đầy đủ phương, chiều, độ lớn tất lực tác dụng lên vật mang điện mà ta xét Tìm hợp lực lực học hợp lực lực điện F (hay độ lớn R =F) Dùng điều kiện cân bằng: R F R -8 -8 Bài 1:.Hai điện tích điểm q1 = 10 C, q2 = 10 C đặt A B cách cm chân khơng Phải đặt điện tích q3 = 10-6 C đâu để điện tích q3 nằm cân (khơng di chuyển) ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 2:.Hai điện tích điểm q1 = q2 = -4 10-6C, đặt A B cách 10 cm khơng khí Phải đặt điện tích q3 = 10-8C đâu để q3 nằm cân bằng? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 3:.Hai điện tích q1 = 10-8 C, q2= -8 10-8 C đặt A B khơng khí, AB = cm.Một điện tích q3 đặt C Hỏi: a) C đâu để q3 cân bằng? b) Dấu độ lớn q3 để q1 q2 cân ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 4:.Hai điện tích q1 = - 10-8 C, q2= 1,8 10-8 C đặt A B khơng khí, AB = cm Một điện tích q3 đặt C Hỏi: a) C đâu để q3 cân bằng? b) Dấu độ lớn q3 để q1 q2 cân ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 3.q đặt A B cách một khoảng a (cm) Phải đặt điện tích q0 đâu có trị số để cân bằng? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 6:.Hai cầu nhỏ khối lượng m= 0,6 kg treo khơng khí hai sợi dây nhẹ chiều dài l= 50 cm vào điểm Khi hai cầu nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy cách khoảng R = cm a) Tính điện tích cầu, lấy g= 10m/s2 b) Nhúng hệ thống vào rượu êtylic ( = 27), tính khoảng cách R’ hai cầu, bỏ qua lực đẩy Acsimet Cho biết góc nhỏ sin ≈ tg Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 5:.Cho hai điện tích q1 = 6q, q2 = CHỦ ĐỀ 2: ĐIỆN TRƢỜNG-CƢỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƢỜNG LÝ THUYẾT CƠ BẢN I Điện trƣờng Khái niệm: Là mơi trường tồn xung quanh điện tích tác dụng lực lên điện tích khác đặt Cƣờng độ điện trƣờng: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường khả tác dụng lực F E F q.E Đơn vị: E(V/m) q q> : F phương, cng chiều với E q< : F phương, ngược chiều với E Đƣờng sức điện trƣờng: Là đường vẽ điện trường cho hướng tiếp tưyến điểm đường trùng với hướng véc tơ CĐĐT điểm Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang Năm học 2014-2015 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Tài liệu Vật lý 11-Học Kì Tính chất đƣờng sức: - Qua điểm đ.trường ta vẽ đường sức điện trường - Các đường sức điện đường cong khơng kín,nó xuất phát từ điện tích dương,tận điện tích m - Các đường sức điện khơng cắt - Nơi có CĐĐT lớn cc đường sức vẽ mau ngược lại + Điện trƣờng đều: - Có véc tơ CĐĐT điểm - Các đường sức điện trường đường thẳng song song cách + Véctơ cƣờng độ điện trƣờng E điện tích điểm Q gây điểm M cách Q đoạn r có: - Điểm đặt: Tại M - Phương: đường nối M Q - Chiều: Hướng xa Q Q > Hướng vào Q Q r EM q< EM r + Ngun lí chồng chất điện trƣờng: E E1 E2 En Xét trường hợp điểm xét có cường độ điện trường + E E1 E2 E2 E E1 E2 + E1 + E1 E2 E E1 E2 + E1 E2 E E12 E22 + E1, E2 E E12 E22 2E1E2 cos Nếu E1 E2 E E1 cos 2 PHƢƠNG PHÁP- BÀI TẬP Dạng 1: XÁC ĐỊNH CƢỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƢỜNG TỔNG HỢP TÁC DỤNG LÊN MỘT ĐIỂM TRONG ĐIỆN TRƢỜNG PHƢƠNG PHÁP: Cƣờng độ điện trƣờng điện tích điểm Q: Áp dụng cơng thức E F q k Q r q1 E - q1 - (Cường độ điện trường E1 q1 gây vị trí cách q1 khoảng r1 : E1 k E1 q1 , r1 Lưu ý cường độ điện trường E đại lượng vectơ Trong chân khơng, khơng khí = 1) Đơn vị chuẩn: k = 9.109 (N.m2/c2 ), Q (C), r (m), E (V/m) Cƣờng độ điện trƣờng hệ điện tích điểm: Áp dụng ngun lý chồng chất điện trường: Xác định phương, chiều, độ lớn vectơ cường độ điện trường điện tích gây Vẽ vectơ cường độ điện trường tổng hợp Xác định độ lớn cường độ điện trường tổng hợp từ hình vẽ Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang Năm học 2014-2015 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Tài liệu Vật lý 11-Học Kì Khi xác định tổng hai vectơ cần lưu ý trường hợp đặc biệt: , , , tam giac vng, tam giác đều, … Nếu khơng xảy trường hợp đặt biệt tính độ dài vectơ định lý hàm cosin: a2 = b2 + c2 – 2bc.cosA Bài 1: Xác định vectơ cường độ điện trường điểm M khơng khí cách điện tích điểm q = 2.10-8 C khoảng cm Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 2: Một điện tích điểm dương Q chân khơng gây điện trường có cường độ E = 104 V/m điểm M cách điện tích khoảng 30 cm Tính độ lớn điện tích Q ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 3: Một điện tích điểm q = 10-7 C đặt điểm M điện trường điện tích điểm Q, chịu tác dụng lực F = 3.10-3 N Cường độ điện trường điện tích điểm Q gây M có độ lớn ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 4: Cho hai điện tích q1 = 10-10 C, q2 = -4 10-10 C, đặt A B khơng khí biết AB = cm Xác định vectơ cường độ điện trường E tại: a) H, trung điểm AB b) M, MA = cm, MB = cm c) N, biết NAB tam giác Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 5: Giải lại tốn số với q1 =2.10-6C ,q2 = 10-6C Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì …………………………………………………………………………………………………………… Bài 6: Cho hai điện tích q1 = 10-6 C, q2 = 10-6 C, đặt A B dầu biết AB = 10 cm Xác định E vectơ cường độ điện trường tại: a) H, HA = 5cm, HB = cm b) M, MA = 10 cm, MB =20 cm c) N, NA = 10 cm, NB =10 cm d) J,JA = cm,JB =8 cm Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 7: Hai điện tích điểm q1 = 10-2 µC, q2 = -2 10-2 µC đặt hai điểm A B cách đoạn a = 30 cm khơng khí Tính cường độ điện trường M cách A B khoảng a Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 8: Trong chân khơng có hai điện tích điểm q1= 10-8C q2= 4.10-8C đặt theo thứ tự hai đỉnh B C tam giác ABC vng cân A với AB=AC= 0,1 m Tính cường độ điện trường A Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 9: Một điện tích điểm q=32.10-6C đặt chân khơng gây cường độ điện trường điểm M 1800000V/m a) Tìm khoảng cách từ điểm M đến q b) Tìm số lượng electron cần thêm vào q để cường độ điện trường điểm M đổi chiều độ lớn khơng đổi? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì Bài 10: Một điện tích điểm q=16.10-6C đặt dầu gây cường độ điện trường điểm M 288000V/m a) Tìm khoảng cách từ điểm M đến q b) Tìm số lượng electron cần thêm vào q để cường độ điện trường điểm M đổi chiều độ lớn khơng đổi? Dầu có số điện mơi =2 Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 18: Cường độ điện trường điện tích Q gây hai điểm A B 4.104V/m 1.104V/m Biết A B nằm đường sức điện Tính cường độ điện trường Q gây C trung điểm AB Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 19: Cường độ điện trường điện tích Q gây hai điểm A B 16.106V/m 9.106V/m Biết A B nằm đường sức điện Tính cường độ điện trường Q gây C trung điểm AB Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Dạng 2: CƢỜNG ĐỘ ĐIỆN TRƢỜNG TỔNG HỢP BẰNG KHƠNG PHƢƠNG PHÁP: Xác định cường độ điện trường E1 ;E2 q1 ; q2 gây điểm xét Theo ngun lý chồng chất điện trường ta có: E1 E2 Vẽ hình dựa vào hình vẽ tìm kết Chú ý: Nếu có hai điện tích ta có E1 E2 E1 E2 hay E1 E1 E2 E2 q1 q2 r12 r22 Bài 12: Trong chân khơng có hai điện tích điểm q1 = 10-8C q2= -32.10-8C đặt hai điểm A B cách khoảng 30 cm Xác định vị trí điểm M cường độ điện trường khơng Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 13: Cho hai điện tích điểm q1 q2 đặt A B khơng khí, AB = 100 cm Tìm điểm C mà cường độ điện trường khơng với: Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 10 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì U dm Pdm ( Coi điện trở khơng phụ thuộc vào hiệu điện đặt vào đèn, khơng thay đổi theo nhiệt độ.) - Nếu đèn sáng bình thường Ithực = Iđm (Lúc có Uthực = Uđm; Pthực = P đm ) Nếu Ithực < Iđm đèn mờ bình thường Nếu Ithực > Iđm đèn sáng bình thường Phƣơng pháp: Ap dụng cơng thức: A Cơng cơng suất dòng điện đoạn mạch: A = U.I.t ,P = U.I t U2 t U.I.t Định luật Jun-LenXơ: Q = R.I t hay Q= R U2 Cơng suất dụng cụ tiêu thụ điện: P = U.I = R.I2 = R Bài 1: Cho mạch điện hình, U = 9V, R1 = 1,5 R2 = 4,5 Tính nhiệt lượng tỏa R2 phút ? Giải: ………………………………………………………………………………… ………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………… …………………………………………………………………………………………………………… + Mạch điện có bóng đèn: Rđ = Bài 2: Có hai điện trở mắc hai điểm có hiệu điện 12 V Khi R1 nối tiếp R2 cơng suất mạch W Khi R1 mắc song song R2 cơng suất mạch 18 W Hãy xác định R1 R2 ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 3: Cho mạch điện hình với U = 9V, R1 = 1,5 , R2 = R3 Biết cường độ dòng điện qua R3 A R1 a Tìm R3 ? b Tính nhiệt lượng tỏa R2 phút ? R2 c Tính cơng suất đoạn mạch chứa R1 ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 4: Một quạt điện sử dụng hiệu điện 220 Vthi2 dòng điện chạy qua quạt có cường độ A a) Tính nhiệt lượng mà quạt tỏa 30 phút theo đơn vị Jun ? b) Tính tiền điện phải trả cho việc sử dụng quạt 30 ngày, ngày sử dụng 30 phút, biết giá điện 600 đồng / Kwh (Biết wh = 3600 J, Kwh = 3600 KJ) Giải: …………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 19 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… …………………………… Bài 5: Cho mạch điện thắp sáng đèn hình, Nguồn có suất điện động 12 V Đ Đèn loại V – W Điều chỉnh R để đèn sáng bình thường Tính cơng nguồn điện khoảng thời gian 1h ? Tính hiệu suất mạch chứa đèn sáng bình thường ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 6: Để loại bóng đèn loại 120 V – 60 W sáng bình thường mạng điện có hiệu đện 220V, người ta mắc nối tiếp với điện trở phụ R Tính R ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 7: Hai bóng đèn Đ1 ghi 6v – W Đ2 ghi 6V - 4,5 W mắc vào mạch điện hình vẽ Nguồn điện có hiệu điện U khơng thay đổi a) Biết ban đầu biến trở Rb vị trí cho đèn sáng Rb bình thường Tìm điện trở biến trở lúc ? Trên mạch điện, đâu Đ1, đâu Đ2 ? b) Giả sử từ vị trí ban đầu ta di chuyển biến trở chạy sang phải chút độ sáng đèn thay đổi ? Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Bài 8: Cho mạch điện hình vẽ Biết UAB=120V,R1=10Ω,R2=20Ω R3=30Ω Tính: a Cường độ dòng điện chạy qua R1 b Nhiệt lượng tỏa R2 20 phút Giải: …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 20 Năm học 2014-2015 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Tài liệu Vật lý 11-Học Kì Bài 9: Cho mạch điện hình vẽ.Biết UAB=120V,R1=30Ω,R2=20Ω R3=10Ω Tính: a) Cường độ dòng điện chạy qua R2 b) Nhiệt lượng tỏa R1 1h20 phút c) Điện tiêu thụ đoạn mạch AB thời gian Giải: ………………………………………………………………………… ………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… Chủ đề 3: ĐỊNH LUẬT ƠM ĐỐI VỚI TỒN MẠCH A LÝ THUYẾT CƠ BẢN: Tồn mạch mạch điện kín đơn giản gồm nguồn điện có suất điện động E, điện trở r điện trở tương đương mạch ngồi RN mắc vào hai cực nguồn điện hình vẽ Định luật Om tồn mạch Cường độ dòng điện chạy mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn điện tỉ lệ nghịch với điện trở tồn phần mạch ,r I RN A r Trong đó: I : Cường độ dòng điện mạch kín (A) RN: Điện trở tƣơng đƣơng mạch ngồi E : Suất điện động nguồn điện (V) r : Điện trở nguồn điện ( ) Nhận xét a) Hiện tƣợng đoản mạch +- B RN Nếu điện trở mạch ngồi R = I ta nói nguồn điện bị đoản mạch r - Hiện tượng đoản mạch xảy nối hai cực nguồn điện dây dẫn có điện trở nhỏ Khi đoản mạch, dòng điện chạy qua mạch có cường độ lớn có hại b) Hiệu điện hai cực (dƣơng âm) nguồn điện E = Ir + IRN mà IRN = UAB UAB = UN = E - Ir Nếu mạch hở (I = 0) hay r = UAB = E Hiệu suất nguồn điện - H A cóích A UN It It UN RN RN r B PHƢƠNG PHÁP+BÀI TẬP Cơ sở lý thuyết : Ở chủ đề có dạng tập sau đây: - Tính cường độ dịng điện qua mạch kín + Tính điện trở mạch ngồi + Tính điện trở tồn mạch: Rtm = RN + r + Áp dụng định luật Ơm: I RN r Trong trường hợp mạch có nhiều nguồn cần xác định xem nguồn mắc với nào: Tính b, rb thay vào biểu thức định luật Ơm ta tìm I Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 21 Năm học 2014-2015 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Tài liệu Vật lý 11-Học Kì I RN r - Bài tốn ngược lại: Tìm điện trở tìm suất điện động nguồn Khi tốn cho cường độ, hiệu điện mạch cho đèn sáng bình thường, … - Dạng tốn tính cơng suất cực đại mà nguồn điện cung cấp cho mạch ngồi Ta cần tìm biểu thức P theo R, khảo sát biểu thức ta tìm R để P max giá trị Pmax P R Xét r ( R r) 2 R ( R r R )2 đạt giá trị cực tiểu R = r (bất đẳng thức cơsi) Khi Pmax = r R - Dạng tốn ghép n nguồn giống nhau: Tính suất điện động, điện trở nguồn Khảo sát cực đại, cực tiểu: Suất điện động nguồn cực đại nguồn nối tiếp nhau, điện trở nguồn cực tiểu nguốn ghép song song - Mạch chứa tụ điện: khơng có dòng điện qua nhánh chứa tụ; bỏ qua nhánh có tụ, giải mạch điện để tìm cường độ dòng điện qua nhánh; hiệu điện hai tụ hai tụ hiệu điện điểm mạch điện nối với hai tụ hai đầu tụ Phƣơng pháp: Định luật ơm tồn mạch: I U= R r Hệ quả: Hiệu điện mạch ngồi (cũng hiệu điện hai cực dương âm nguồn điện): - I.r Nếu điện trở r = hay mạch hở (I = 0) U = Nếu điện trở mạch ngồi R = I = , lúc đoạn mạch bị đoản mạch (Rất nguy hiểm, r I tăng lên nhanh đột ngột mang giá trị lớn.) Bài 1: Cho mạch điện hình vẽ Biết E=6V, R1=6Ω,R2=3Ω.Tính: a) Tính cường độ dòng điện chạy mạch b) UAB c) Cường độ dòng điện chạy qua điện trở R1.Cho điện trở nguồn điện khơng đáng kể Giải: A B ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 2: Cho mạch điện hình vẽ Biết E = 6V,r = 0,5Ω, R1=2Ω,R2=1Ω.Tính: a) Tính cường độ dòng điện chạy mạch b) Nhiệt lượng tỏa điện trở R1 thời gian 1h Giải: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 22 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì ………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Bài 3: Nếu mắc điện trở 16 với pin cường độ dòng điện mạch A Nếu mắc điện trở8 vào pin cường độ 1,8 A Tính suất điện động điện trở pin.Đ s: 18 V, Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 4: Một nguồn điện có suất điện động V, điện trở r = , mạch ngồi có điện trở R a) Tính R để cơng suất tiêu thụ mạch ngồi W Đ s: (1 ); , 4,5 W b) Với giá trị R để cơng suất mạch ngồi có giá trị cực đại? Tính giá trị đó? Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 5: Mắc bóng đèn nhỏvới pin có suất điện động 4,5 v vơn-kế cho biết hiệu điện hai đầu bóng đèn V ampe kế 0,25 A Tính điện trở pin Đ s: Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 6: Mắc dây có điện trở với pin có suất điện động 1,1 V có dòng điện 0,5 A chạy qua dây Tính cường độ dòng điện đoản mạch ? Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Đ s: 5,5 A Bài 7: Điện trở bóng đèn (1) (2) v 12 Khi mắc vào nguồn điện cơng suất tiêu thụ chúng Tính: a) Điện trở nguồn điện b) Hiệu suất đèn Đ s: , 33,3 %, 66,7 % Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 8: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ, biết = 12 V, r = 1,1 , R1 = 0,1 Muốn cho cơng suất mạch ngồi lớn nhất, R phải có giá trị ? a) Phải chọn R để cơng suất tiêu thụ R lớn nhất? Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 23 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì b) Tính cơng suất lớn ? Đ s: ; 2, Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 9: Cho = 12 V, r = , R l biến trở a) Điều chỉnh cho R = Tìm cơng nguồn nhiệt lượng tỏa R ,r phút ? b) Điều chỉnh R cho điện tiêu thụ đoạn mạch chứa R phút 3240 J, tính R ? c) Với giá trị ntn R cơng suất tiêu thụ R đạt giá trị cực đại ? Tính giá trị cực đại ? Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 10: Một nguồn điện mắc với biến trở Khi điện trở biến trở 1,65 hiệu điện hai cực nguồn 3,3 V; điện trở biến trở 3,5 hiệu điện hai cực nguồn 3,5 V Tìm suất điện động điện trở nguồn (3,7 V; 0,2 ) Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 11: Một nguồn điện có điện trở 0,1 , mắc với điện trở 4,8 Khi hiệu điện hai cực nguồn 12 V Tính cường độ dòng điện mạch suất điện động nguồn Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 12: Một bóng đèn dây tóc có ghi 20V – 5W điện trở R = 20 mắc nối tiếp với vào hai cực acquy Suất điện động acquy 24 V điện trở khơng đáng kể a) Tính điện trở mạch ngồi cường độ dòng điện qua bóng đèn (0,24 A) b) Tính cơng suất tiêu thụ đèn (4,608 W) c) Tìm R để đèn sáng bình thường (16 ) Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 24 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 13: Cho mạch điện kín hình 1, R1 = 100 , R2 = 50 , R3 = 200 , nguồn điện R1 R2 E = 40V, r = 10 R3 a) Tính điện trở mạch ngồi b) Tính cường độ dòng điện, hiệu điện điện trở E, r c) Tính cơng suất lực lạ cơng suất tiêu thụ mạch ngồi Giải: Hình …………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… …………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… E, r ……………………… R R Bài 14: Cho mạch điện hình Nguồn điện E = 24 V; r = Các điện trở R1 = A B M R R2 ; R2 = ; R3 = ; R4 = Tìm UMN (1,5 V) Giải: N Hình ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… E, r …………………… A B Bài 15: Cho mạch điện hình 10: E = 12 V, r = ; Đèn thuộc loại 6V – 3W; R1 = V A R1 ; RV = ; RA 0; R2 biến trở C a) Cho R2 = Tính số Ampère kế, Volt kế Đèn có sáng bình thường? (1,2 R2 A; 4,8 V) Hình 10 b) Tìm giá trị R2 để đèn sáng bình thường (12 ) Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… E, r …………………… R1 C R3 A Bài 16: Cho mạch điện hình 11: E = V; r = ; R1 = R4 = ; R2 = R3 = ; R4 R2 Ampère kế có điện trở nhỏ khơng đáng kể Tính cường độ dòng mạch chính, hiệu điện D UAB (2,4 A; 3,6 V) Hình 11 Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 25 B Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… E, r ………………… R1 C A R3 Bài 17: Cho mạch điện hình 12: E = V; r = ; R1 = R4 = ; R2 = R3 = ; R2 A R4 Ampère kế có điện trở nhỏ khơng đáng kể Tính cường độ dòng mạch số D Ampère kế.Chỉ rõ chiều dòng điện qua Ampère kế (2,4 A; 1,2 A có chiều từ C đến D) Hình 12 Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… E, r Bài 18: Cho mạch điện hình 13: E = 13,5 V, r = 0,6 ; R1 = ; R2 biến trở Đèn thuộc loại 6V – 6W R1 a Cho R2 = Tìm cường độ dòng điện qua đèn, qua R1 Đèn có sáng bình thường khơng? R2 b Tìm R2 để đèn sáng bình thường (4,75 ) Hình 13 c Khi cho R2 tăng độ sáng đèn thay đổi nào? (Khi R2 tăng độ sáng giảm) Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 19: Cho mạch điện hình 15: E = 1,5 V, r = ; R1 = 12 ; R2 biến trở a) Tính R2, biết cơng suất tiêu thụ R2 0,3 W Tính cơng suất hiệu suất nguồn b) Với giá trị R2 cơng suất tiêu thụ R2 lớn nhất? Giá trị lớn bao nhiêu? E, r R1 R2 Hình 15 Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 26 B Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì Chƣơng III DÕNG ĐIỆN TRONG CÁC MƠI TRƢỜNG CHỦ ĐỀ 1: DÕNG ĐIỆN TRONG KIM LOẠI A LÝ THUYẾT CƠ BẢN: I Bản chất dòng điện kim loại I Cấu trúc tinh thể kim loại: Trong kim loại ngun tử electron hóa trị trở thành ion +, ion + liên kế với cách trật tự tạo thành mạng tinh thể Các êlectron hóa trị tách khỏi ngun tử trở thành êlectron tự (êlectron dẫn) với mật độ khơng đổi Chúng chuyển động hỗn loạn tạo thành hạt tải điện kim loại Mật độ è tự kim loại lớn nên kim loại dẫn điện tốt II Bản chất dòng điện kim loại: - Dòng điện kim loại dòng chuyển dời có hướng êlectrơn tự tác dụng điện trường III Ngun nhân gây điện trở kim loại: - Khi chuyển động có hướng êlectron tự ln bị “cản trở” “va chạm” với chỗ trật tự mạng (dao động nhiệt ion mạng tinh thể kim loại, ngun tử lạ lẫn kim loại, méo mạng tinh thể biến dạng cơ) gây điện trở kim loại II Sự phụ thuộc điện trở suất kim loại theo nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng, dao động nhiệt ion + dao động mạnh nên va chạm nhiều hơn, gây cản trở nhiều hơn, với êlectron chuyển động có hướng làm điện trở kim loại tăng Điện trở suất kim loại tăng theo nhiệt độ gần theo hàm bậc : = o[(1 + (t – to)] o o o: điện trở suất to ( C), thường 20 C ( m ) Hệ số nhiệt điện trở ụ thuộc vào nhiệt đơ, độ chế độ gia cơng vật liệu (K-1) III Điện trở kim loại nhiệt độ thấp tƣợng siêu dẫn - Khi nhiệt độ giảm, dao động nhiệt ion dương mạng tinh thể kim loại giảm theo làm cho điện trở giảm - Khi T đến gần 00K, điện trở kim loại nhỏ - Khi nhiệt độ T TC (nhiệt độ tới hạn) điện trở suất vật dẫn giảm đột ngột xuống gọi vật siêu dẫn * Ứng dụng: Các cuộn dây siêu dẫn dùng để tạo từ trường mạnh, tải điện dây siêu dẫn hao phí điện đường dây khơng IV Hiện tƣợng nhiệt điện Cặp nhiệt điện hai dây kim loại khác chất, hai đầu hàn vào Khi nhiệt độ hai mối hàn T1, T2 khác mạch xuất suất điện động nhiệt điện T2 ) , T (T1 hệ số nhiệt điện động phụ thuộc vào chất hai loại vật liệu làm cặp nhiệt điện (VK-1) T1, T2 nhiệt độ tuyệt đối đầu nóng, đầu lạnh (K-1) Chú ý: T = 273+t0C * Ứng dụng: Cặp nhiệt điện dùng phổ biến để đo nhiệt độ B BÀI TẬP: R R0 (t t0 ) Sự phụ thuộc điện trở kim loại vào nhiệt độ: R R0 (t t0 ) R R0 t t0 T Suất điện động nhiệt điện: E T (T1 T2 ) Bài 1: Đồng có điện trở suất 200C 1,69.10–8 m có hệ số nhiệt điện trở 4,3.10 – (K –1) a) Tính điện trở suất đồng nhiệt độ tăng lên đến 1400C Đs: 2,56.10–8 m; 2200C b) Khi điện trở suất đồng có giá trị 3,1434.10 – m đồng có nhiệt độ ? Giải: Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 27 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 2: Một bóng đèn tròn (220V – 40W) có dây tóc làm kim loại Điện trở dây tóc bóng đèn 200C R0 = 121 Hệ số nhiệt điện trở dây tóc 4,5.10 –3 (K –1) Tính nhiệt độ dây tóc bóng đèn đèn sáng bình thường Đs: 20200C Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 3: nhiệt độ 200C điện trở suất hai kim loại 01 = 10,5.10 – m 02 = 5.10 – m; hệ số nhiệt điện trở chúng = 2,5.10 –3 (K –1) = 5,5.10 –3 (K –1) Hỏi nhiệt độ điện trở suất chúng ? Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 4: Một mối hàn cặp nhiệt điện có hệ số nhiệt điện động 32,4 V/K đặt khơng khí, mối hàn nung nóng đến nhiệt độ 3300C suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện có giá trị 10,044 mV a) Tính nhiệt độ đầu mối hàn Đs: 200C, 1500C b) Để suất nhiệt động nhiệt điện có giá trị 5,184mV phải tăng hay giảm nhiệt độ mối hàn nung lượng ? Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 5: Một mối hàn cặp nhiệt điện có T = 42 V/K đặt khơng khí t1 = 200C, mối hàn nung nóng đến nhiệt độ t2 suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện 12,6 mV a) Tính nhiệt độ t2 b) Tính suất điện động nhiệt điện cặp nhiệt điện 5200C Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… CHỦ ĐỀ 2: DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN A LÝ THUYẾT CƠ BẢN: Bản chất dòng điện chất điện phân Dòng điện chất điện phân dòng iơn dương iơn âm chuyển động có hướng theo hai chiều ngược Ion dương chạy phía catốt nên gọi cation Ion âm chạy phía anốt nên gọi anion Các tƣợng diễn điện cực Hiện tƣợng dƣơng cực tan Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 28 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì +Khi xảy tượng điện phân, ion tới điện cực trao đổi điện tích với điện cực để trở thành ngun tử hay phân tử trung hòa bám vào điện cực hay bay khỏi dung dịch gây phản ứng hóa học phụ +Hiện tượng cực dương tan xảy điện phân muối kim loại mà anơt làm kim loại muối +Bình điện phân dương cực tan khơng khác điện trở nên áp dụng đươc định luật Ơm cho đoạn mạch có điện trở Định luật Fa-ra-day Định luật Fa-ra-day thứ Khối lượng vật chất giải phóng điện cực bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình : m = kq Với k đương lượng điện hóa chất giải phóng điện cực Định luật Fa-ra-day thứ hai Đương lượng điện hóa k ngun tố tỉ lệ với đương lượng gam A/n ngun tố Hệ số tỉ 1A lệ 1/F, F gọi số Fa-ra-day: k Fn => Khối lượng chất giải phóng điện cực bình điện phân 1A m It Fn Trong : m : Khối lượng (g); A : Số khối hay khối lượng mol ngun tử I : Cường độ dòng điện (A); t : Thời gian dòng điện chạy qua (s) n : Hóa trị; F = 96500 C/mol: số Faraday Ứng dụng tƣợng điện phân Hiện tượng điện phân áp dụng cơng nghệ luyện kim, hóa chất, mạ điện, đúc điện… B BÀI TẬP: mFn Cơng thức cần nhớ I A At Cơng thức Faraday : m It mFn F n t AI V Sd Thể tích vật: m m VD SdD d SD Khối lượng vật: -3 -2 Chú ý: mm = 10 m; cm = 10 m; cm = 10-4 m2; m = 10-6 m; g = 10-3 kg Bài 1: Chiều dày lớp Niken phủ lên kim loại d = 0,1mm sau điện phân 1h Diện tích mặt phủ kim loại 60cm2 Xác định cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân Cho biết Niken có khối lượng riêng D = 8.9.103kg/m3, A = 58 n = ĐS: I = 4,94(A) Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 2: Một nguồn điện gồm 30pin mắc thành nhóm nối tiếp, nhóm có 10pin mắc song song; pin có suất điện động 0,9V điện trở r = 0,6 Một bình điện phân có điện trở R = 205 mắc vào cực nguồn nói Tính khối lượng đồng bám vào catốt bình thời gian 50 phút ĐS: 0,013g Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 29 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì E,r Bài 3: Cho mạch điện hình vẽ: E = 12V r = 0,5 R3 = + Đèn có điện trở R2 đèn ghi: 3V – 3W Bình điện phân có điện trở R4 = điện phân dung dịch AgNO3 với dương cực tan R1 R2 a) Biết sau điện phân 32 phút 10 giây có 2,592g bạc bám vào âm R4 cực Tìm cường độ dòng điện qua bình điện phân cơng suất toả nhiệt bình điện phân? (Bạc có A = 108 n = 1) R3 b) Chứng minh đèn sáng mờ so với độ sáng bình thường c) Tìm hiệu điện mạch ngồi d) Tìm R1? Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 4: Cho mạch điện hình vẽ : Bộ nguồn gồm dãy , dãy gồm 10 pin giống hệt mắc nối tiếp Mỗi pin có suất điện động e =1,2V điện trở r = 0,2 R1= bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có điện cực đồng , R2 R2 R1 =4 , R3 = , R4 đèn lọai (6V - 6W ) B A a) Tính suất điện động điện trở nguồn b) -Đèn có sáng bình thường khơng ? R3 R4 -Tính khối lượng đồng bám catốt 16 phút giây c) Biết R2 biến trở , cho R2 giảm Hỏi độ sáng đèn thay đổi ? lượng đồng bám vào catốt một thời gian tăng hay giảm Vì sao? Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 5: Cho E =3V ,r=0,6 R1= Bình điện phân đựng dung dịch CuSO4 có dương cực đđồng Ampe kế có điện trở nhỏ I=1A Tính khối lượng đồng thu đựơc catốt 16 phút 5giây điện trở R2 bình điện phân Giải: Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 30 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 6: Cho mạch điện hình vẽ: nguồn gồm pin mắc hỗn A bộ,r hợp đối xứng R1 A B Suất điện động nguồn bộ= 20V, điện trở nguồn r = 2,5 , R1= 30 , R2(AgNo3/Ag) = 10 R2 Ampe kế điện trở khơng đáng kể a) Tính số Ampe kế b) Sau thu 3,2g Ag bám vào điện cực( Cho AAg =108, nAg =1) c) Mỗi pin có suất điện động =5V, điện trở r= 1,25 Tính tổng số pin Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………… Bài 7: Cho mạch điện có sơ đồ hình vẽ Trong nguồn điện có điện trở r = Mạch ngồi có bóng đèn R3 loại(6V- 6W), bình điện phân R2 = loại (CuSO4 – Cu) điện trở R1 = Biết đèn sáng bình thường a) Tìm cường độ dòng điện qua bình điện phân qua R1 b) Tìm lượng đồng giải phóng Catốt sau 16 phút giây Cho ACu = 64 ; nCu = c) Tìm suất điện động nguồn điện Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Bài 8: Cho mạch điện hình vẽ Trong nguồn điện có suất điện động E = 9V; điện trở r = 0,5 , mạch ngồi gồm điện trở R1 = 12 ; R2 = ; R3 = ; R4 = bình điện phân đựng dung dịch AgNO3 có anốt Ag, tụ điện có điện dung C = F Cho AAg = 108 nAg = a) Tìm cường độ dòng điện qua điện trở, điện tích tụ điện khối lượng bạc bám vào catốt bình điện phân sau 32 phút 10 giây b) Từ giá trị R3 câu a, ta tăng R3 khối lượng bạc bám vào catốt sau thời gian thay đổi nào? Giải: ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 31 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Năm học 2014-2015 Tài liệu Vật lý 11-Học Kì ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… CHỦ ĐỀ 3: DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT KHÍ Chất khí mơi trƣờng cách điện: Chất khí khơng dẫn điện, phân tử khí trung hòa điện Trong chất khí khơng có hạt tải điện Sự dẫn điện chất khí điều kiện thƣờng: a) Sự ion hóa chất khí tác nhân ion hóa _Khi chất khí bị tác nhân ion hóa (đốt nóng đèn ga, chiếu tia lửa điện,…) chất khí xuất hạt tải điện: ion âm, ion dương electron gọi ion hóa chất khí b) Bản chất dòng điện chất khí Dòng điện chất khí dòng chuyển dời có hướng ion dương theo chiều điện trường ion âm, electron ngược chiều điện trường Các hạt tải điện chất khí bị ion hóa sinh c) Q trình dẫn điện khơng tự lực chất khí Q trình dẫn điện chất khí xảy phải dùng tác nhân ion hóa từ bên ngồi để tạo hạt tải điện gọi q trình dẫn điện khơng tự lực, ngừng tác nhân ion hóa chất khí khơng dẫn điện Q trình dẫn điện khơng tực lực chất khí khơng tn theo định luật Ohm Q trình dẫn điện tự lực chất khí điều kiện để tạo q trình dẫn điện tự lực Q trình dẫn điện chất khí tự trì, khơng cần ta chủ động tạo hạt tải điện, gọi q trình dẫn điện (phóng điện) tự lực Muốn có q trình dẫn điện tự lực hệ gồm chất khí điện cực phải tự tạo hạt tải điện để bù vào số hạt tải điện đến điện cực biến Có bốn cách tạo hạt tải điện chất khí: + Dòng điện chạy qua chất khí làm nhiệt độ khí tăng cao, khiến phân tử khí bị ion hóa + Điện trường chất khí lớn, khiến phân tử khí bị ion hóa nhiệt độ thấp + Catốt bị dòng điện nung nóng đỏ, làm phát xạ nhiệt electron + Catốt khơng bị nóng đỏ bị ion dương có lượng lớn đập vào, làm bật electron khỏi ca tốt trở thành hạt tải điện Tia lửa điện điều kiện tạo tia lửa điện a) Định nghĩa Tia lửa điện q trình phóng điện tự lực chất khí đặt hai điện cực điện trường đủ mạnh để biến phân tử khí trung hòa thành ion dương electron tự b) Điều kiện tạo tia lửa điện: Phải có điện trường đủ mạnh vào khoảng 3.106 V/m c) Ứng dụng: Tia lửa điện dùng động nổ để đốt hỗn hợp nổ (bugi) Sét tia lửa điện khổng lồ hình thành đám mây mưa mặt đất đám mây tích điện trái dấu Hồ quang điện điều kiện tạo hồ quang điện: a) Định nghĩa Hồ quang điện q trình phóng điện tự lực xảy chất khí áp suất thường áp suất thấp đặt hai điện cực có hiệu điện khơng lớn Hồ quang điện kèm theo tỏa nhiệt tỏa sáng mạnh (nhiêt độ lên đến 3500oC) b) Điều kiện tạo hồ quang điện: - Phải làm nóng điện cực để phát xạ nhiệt electron - Điện trường phải mạnh làm ion hóa chất khí c) Ứng dụng hồ quang điện: hàn điện, làm đèn chiếu sáng, nấu chảy kim loại Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 32 Năm học 2014-2015 Trƣờng THPT Ngơ Quyền Tài liệu Vật lý 11-Học Kì CHỦ ĐỀ 4: DÕNG ĐIỆN TRONG CHẤT BÁN DẪN p Bán dẫn Si Kim loại Si O Si T Si Si Si Si Si Điện trở suất kim loại bán dẫn phụ thuộc khác vào nhiệt độ Si Si As Si Si Si Si Si Si Si e Si Si Bo Si Si Si Chất bán dẫn tính chất Chất bán dẫn tiêu biểu gemani silic Điện trở suất bán dẫn lớn điện trở suất kim loại nhỏ điện trở suất điện mơi Điện trở suất bán dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ: nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh, hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm; nhiệt độ thấp chất bán dẫn có tính chất cách điện điện mơi Điện trở suất chất bán dẫn phụ thuộc mạnh vào tạp chất Điện trở suất chất bán giảm đáng kể bị chiếu sáng bị tác nhân ion hóa khác Hạt tải điện chất bán dẫn Bán dẫn loại n bán dẫn loại p a) Bán dẫn loại n bán dẫn loại p Chất bán dẫn có hai loại hạt tải điện electron lỗ trống b) Bản chất dòng điện bán dẫn: Dòng điện chất bán dẫn dòng electron dẫn chuyển động ngược chiều điện trường dòng lỗ trống chuyển động chiều điện trường c) Tạp chất cho (đơno) tạp chất nhận (axepto) - Bán dẫn chứa đơno (tạp chất cho) loại n, có mật độ electron lớn so với mật độ lỗ trống: hạt tải điện chủ yếu electron - Bán dẫn chứa axepto (tạp chất nhận) loại p, có mật độ lỗ trống lớn so với mật độ electron: hạt tải điện chủ yếu lỗ trống Lớp chuyển tiếp p – n Lớp chuyển tiếp p-n chỗ tiếp xúc miền mang tính dẫn p miền mang tính dẫn n tạo Đi ốt Bán dẫn tinh thể bán dẫn p n p n Et Sự hình thành lớp chuyển tiếp p n Tài liệu lƣu hành nội Tổ Vật lý + Cơng Nghệ Trang 33