Mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế trong điện trường đều lớp 11 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế trong điện trường đều lớp 11 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế trong điện trường đều.

Mối liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế trong điện trường đều lớp 11 (cách giải + bài tập)

A. Lí thuyết và phương pháp giải

Hệ thức liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế: $E=\frac{U}{d}$

B. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1. Trong cơ thể sống, có nhiều loại tế bào, màng tế bào có nhiệm vụ kiểm soát các chất và ion ra vào tế bào đảm bảo cho quá trình trao đổi chất và bảo vệ tế bào trước các tác nhân có hại của môi trường. Một tế bào có màng dày khoảng ${8.10}^{-9}\text{m}$, mặt trong của màng tế bào mang điện tích âm, mặt ngoài mang điện tích dương. Hiệu điện thế giữa hai mặt này bằng 0,07 V. Hãy tính cường độ điện trường trong màng tế bào trên.

Hướng dẫn giải

Áp dụng công thức $\text{E}=\frac{U}{\text{d}}$ ta tính được cường độ điện trường trong màng tế bào bằng: $E=\frac{0,07}{{8.10}^{-9}}=8,{75.10}^6\text{V}/\text{m}$

Ví dụ 2. Một ion âm có điện tích $-3,2\cdot {10}^{-19}\text{C}$ đi vào trong màng tế bào ở câu 7. Hãy xác định xem ion âm sẽ bị đẩy ra khỏi tế bào hay đẩy vào trong tế bào và lực điện tác dụng lên ion âm bằng bao nhiêu.

Hướng dẫn giải

Điện trường trong màng tế bào sẽ hướng từ phía ngoài vào trong. Vì lực tác dụng lên ion âm ngược chiều với cường độ điện trường nên lực điện sẽ đẩy ion âm ra phía ngoài tế bào. Độ lớn của lực điện bằng: $F=qE=3,2\cdot {10}^{-19}\cdot 8,75\cdot {10}^6=28\cdot {10}^{-13}\text{N.}$

Ví dụ 3. Cho hai tấm kim loại phẳng rộng, đặt nằm ngang, song song với nhau và cách nhau d = 5 cm. Hiệu điện thế giữa hai tấm đó bằng 500 V.

a) Tính cường độ điện trường trong khoảng giữa hai bản phẳng.

b) Khi một electron bật ra khỏi bản nhiễm điện âm và đi vào khoảng giữa hai bản phẳng với tốc độ ban đầu ${\text{v}}_0\approx 0$, hãy tính động năng của electron trước khi va chạm với bản nhiễm điện dương.

Hướng dẫn giải

a) Điện trường ở giữa hai tấm kim loại là điện trường đều, các đường sức song song và cách đều nhau và có cường độ điện trường bằng: $E=\frac{U}{d}=\frac{500}{0,05}=10000\text{V}/\text{m}$

b) Động năng của electron trước khi va chạm với bản nhiễm điện dương sẽ bằng công của lực điện trường cung cấp cho electron trong dịch chuyển từ bản nhiễm điện âm sang bản nhiễm điện dương

$W=A=Fd=\left|q\right|Ed=1,6\cdot {10}^{-19}\cdot {10}^4\cdot 0,05=8\cdot {10}^{-17}\text{ J. }$

C. Bài tập minh hoạ

Câu 1. Cường độ điện trường đều giữa hai bản kim loại phẳng song song được nối với nguồn điện có hiệu điện thế U sẽ giảm đi khi

A. tăng hiệu điện thế giữa hai bản phẳng.

B. tăng khoảng cách giữa hai bản phẳng.

C. tăng diện tích của hai bản phẳng.

D. giảm diện tích của hai bản phẳng.

Câu 2. Điện trường đều tồn tại ở

A. xung quanh một vật hình cầu tích điện đều.

B. xung quanh một vật hình cầu chỉ tích điện đều trên bề mặt.

C. xung quanh hai bản kim loại phẳng, song song, có kích thước bằng nhau.

D. trong một vùng không gian hẹp gần mặt đất.

Câu 3. Các đường sức điện trong điện trường đều

A. chỉ có phương là không đổi.

B. chỉ có chiều là không đổi.

C. là các đường thẳng song song cách đều.

D. là những đường thẳng đồng quy.

Câu 4. Khoảng cách giữa hai cực của ống phóng tia X (Hình vẽ) bằng 2 cm, hiệu điện thế giữa hai cực là 100 kV. Cường độ điện trường giữa hai cực bằng

Ống phóng tia X trong máy chụp X quang chẩn đoán hình ảnh

A. 200 V/m.

B. 50 V/m.

C. 2000 V/m.

D. 5000000 V/m.

Câu 5. Trong ống phóng tia X ở Bài 18.4, một electron có điện tích $e=-1,{6.10}^{-19}\text{C}$ bật ra khỏi bản cực âm (catôt) bay vào điện trường giữa hai bản cực. Lực điện tác dụng lên electron đó bằng

A. $8\cdot {10}^{-13}\text{N}$.

B. $8\cdot {10}^{-18}\text{N}$.

C. $3,2\cdot {10}^{-17}\text{N}$.

D. $8\cdot {10}^{-15}\text{N}$.

Câu 6. 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. Tính hiệu điện thế giữa một điểm ở độ cao 5m và mặt đất.

A. 720 V.

B. 360 V.

C. 120 V.

D. 750V

Câu 7. Một hạt bụi nhỏ có khối lượng m = 0,1 mg, nằm lơ lửng trong điện trường giữa hai bản kim loại phẳng. Bỏ qua lực đẩy Asimet. 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 3 cm. Xác định điện tích của hạt bụi. Lấy g = 10 m/s².

A. 0,25 µC.

B. 0,25 nC.

C. 0,15 µC.

D. 0,75 nC.

Câu 8. Một giọt dầu hình cầu nằm lơ lửng trong điện trường của một tụ điện phẳng không khí. Đường kính của giọt dầu là 0,5 mm. Khối lượng riêng của dầu là 800 kg/m³. Bỏ qua lực đẩy Asimet. Khoảng cách giữa hai bản tụ điện là 1 cm. Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện là 200 V; bản phía trên là bản dương đặt nằm ngang. Lấy g = 10 m/s². Tính điện tích của giọt dầu.

A. – 2,5 pC.

B. + 2,5 pC.

C. – 23,8 pC.

D. + 23,8 pC.

Câu 9. Một giọt dầu hình cầu nằm lơ lửng trong điện trường của một tụ điện phẳng không khí. Đường kính của giọt dầu là 0,5 mm. Khối lượng riêng của dầu là 800 kg/m³. Bỏ qua lực đẩy Asimet. Bản phía trên là bản dương đặt nằm ngang. Lấy g = 10m/s². Đột nhiên đổi dấu của hiệu điện thế và giữ nguyên độ lớn thì gia tốc của giọt dầu là:

A. 15 m/s²

B. 30 m/s²

C. 20 m/s²

D. 10 m/s².

Câu 10. Một qua cầu khối lượng 4,5.10^-3 kg treo vào một sợi dây cách điện dài 1 m. Quả cầu năm giữa hai tấm kim loại song song, thăng dửng như hình vẽ. Hai tấm cách nhau 4 cm. Đặt một hiệu điện thế 75 V vào hai tấm đó thì quả cầu lệch ra khỏi vị trí ban đầu 1 cm. Lấy g = 10 m/s². Tính độ lớn điện tích của quả cầu.

A. 0,25 µC.

B. 2,5 µC.

C. 2,4 µC.

D. 0,24 µC.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 11 hay, chi tiết khác:

• Bài toán chuyển động của điện tích trong điện trường đều
• Công của lực điện
• Thế năng của điện tích trong điện trường
• Xác định điện thế, hiệu điện thế
• Mối liên hệ giữa điện thế và cường độ điện trường

---