Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 - Nguyễn Đình Thành

39 trang huongle 8660

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 - Nguyễn Đình Thành", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

tai_lieu_day_them_vat_ly_11_nguyen_dinh_thanh.doc

Nội dung text: Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 - Nguyễn Đình Thành

Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH PHẦN 1: ĐIỆN HỌC. ĐIỆN TỪ HỌC CHƯƠNG I: ĐIỆN TÍCH. ĐIỆN TRƯỜNG CHỦ ĐỀ 1: ĐIỆN TÍCH. ĐỊNH LUẬT CU – LÔNG A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Có hai loại điện tích: Điện tích âm (-) và điện tích dương (+) 2. Tương tác tĩnh điện: + Hai điện tích cùng dấu: Đẩy nhau; + Hai điện tích trái dấu: Hút nhau; 3. Định luật Cu - lông: Lực tương tác giữa 2 điện tích điểm q ; q đặt cách nhau một khoảng r trong môi 1 2 trường có hằng số điện môi ε là F12 ; F21 có: - Điểm đặt: trên 2 điện tích. - Phương: đường nối 2 điện tích. - Chiều: + Hướng ra xa nhau nếu q1.q2 > 0 (q1; q2 cùng dấu) + Hướng vào nhau nếu q1.q2 0 q1.q2 < 0 4. Nguyên lý chồng chất lực điện: Giả sử có n điện tích điểm q 1, q2, .,qn tác dụng lên điện tích điểm q những lực tương tác tĩnh điện F1 , Fn , , Fn 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. F F1 Fn Fn  Fi B. CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Xác định lực tương tác giữa 2 điện tích và các đại lượng trong công thức định luật Cu – lông. Phương pháp : Áp dụng định luật Cu – lông. - Phương , chiều , điểm đặt của lực ( như hình vẽ) 9.109. | q .q | - Độ lớn : F = 1 2 .r 2 - Chiều của lực dựa vào dấu của hai điện tích : hai điện tích cùng dấu : lực đẩy ; hai điện tích trái dấu : lực hút Dạng 2: Tìm lực tổng hợp tác dụng lên một điện tích. Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Phương pháp : Dùng nguyên lý chồng chất lực điện. - Lực tương tác của nhiều điện tích điểm lên một điện tích điểm lên một điện tích điểm khác : F F F F 1 2 n     - Biểu diễn các các lực F1 ,F2 ,F3 Fn bằng các vecto , gốc tại điểm ta xét . -Vẽ các véc tơ hợp lực theo quy tắc hình bình hành . - Tính độ lớn của lực tổng hợp dựa vào phương pháp hình học hoặc định lí hàm số cosin. *Các trường hợp đăc biệt: F  F F F F . 1 2 1 2 F1  F2 F F1 F2 . 2 2 E1  E2 F F1 F2 2 2 (F1, F2 ) F F1 F2 2F1F2cos C. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Hai điện tích điểm bằng nhau được đặt trong không khí cách nhau 10 cm, lực tương tác giữa hai điện tích là 1N. Đặt hai điện tích đó vào trong dầu có  = 2 cách nhau 10 cm. hỏi lực tương tác giữa chúng là bao nhiêu? Hướng dẫn: |q .q | - Trong không khí: F k 1 2 r2 / |q .q | - Trong dầu: F 1 2 .r2 F / 1 1 F 1 - Lập tỉ số: F / 0,5 N. F  2 2 2 Bài 2: Hai điện tích điểm bằng nhau, đặt trong chân không cách nhau một khoảng r 1 = 2 cm. lực tương tác giữa chúng là 1,6.10-4 N. a) Tìm độ lớn hai điện tích đó? -4 b) Khoảng cách r2 giữa chúng là bao nhiêu để lực tác dụng giữa chúng là 2,5.10 N? Hướng dẫn: 2 2 1,6.10 4. 2.10 2 q .q 2 F .r 64 18 a) Ta có: F k 1 2 q 1 1 .10 1 2 k 9 r1 9.10 9 8 9 Vậy: q = q1= q2= .10 C . 3 q .q F r 2 F .r 2 b) Ta có: F K 1 2 suy ra: 1 2 r 2 1 1 2 2 F 2 2 F r2 2 r1 2 Vậy r2 = 1,6 cm. -7 -8 Bài 3 : Hai điện tích điểm q 1 = -10 C và q2 = 5.10 C đặt tại hai điểm A và B trong chân -8 không cách nhau 5 cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích q0 = 2.10 C đặt tại điểm C sao cho CA = 3 cm, CB = 4 cm. Hướng dẫn : - Lực tương tác giữa q1 và q0 là : Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH q .q A F k 1 0 2 N 1 2 2.10 AC Q1 - Lực tương tác giữa q2 và q0 là : q .q F F k 2 0 5,625.10 3 N F1 2 BC2 B - Lực điện tác dụng lên q là :    0 2 2 2 F2 F F1 F2 F F F 2,08.10 N 1 2 Q2 Q0 C -5 -5 Bài 4 : Hai điện tích q1 = 4.10 C và q2 = 1.10 C đặt cách nhau 3 cm trong không khí. -5 a) Xác định vị trí đặt điện tích q3 = 1.10 C để q3 nằm cân bằng ? -5 b) Xác định vị trí đặt điện tích q4 = -1.10 C để q4 nằm cân bằng ? Hướng dẫn :  - Gọi F13 là lực do q1 tác dụng lên q3 F23 là lực do q2 tác dụng lên q 3   x q 3 q2 - Để q3 nằm cân bằng thì F13 F23 0 F13 F23 q 1 F13 ,F23 cùng phương, ngược chiều và F = F 13 23 A B Vì q1, q2, q3 >0 nên M nằm giữa A và B. F23 M F13 Đặt MA = x q q q q k 1 3 k 2 3 Ta có : 2 2 x 3 x 2 2 q1 x x 4 x = 2 cm. q2 3 x 3 x -5 b) Nhận xét : khi thay q4 = -1.10 C thì không ảnh hưởng đến lực tương tác nên kết quả không thay đổi, vậy x = 2 cm. -8 -8 Bài 5 : Hai điện tích q1 = 8.10 C và q2 = -8.10 C đặt tại A và B trong không khí cách nhau -8 một khoảng AB = 6 cm. Xác định lực điện tác dụng lên q3 = 8.10 Cđặt tại C nếu : a) CA = 4 cm và CB = 2 cm. b) CA = 4 cm và CB = 10 cm. c) CA = CB = 5 cm. Hướng dẫn: - Sử dụng nguyên lý chồng chất lực điện. a) F = F1 + F2 = 0,18 N -3 b) F = F1 – F2 = 30,24.10 N AH -3 c) C nằm trên trung trực AB và F = 2F1.cos = 2.F1. = 27,65.10 N AC Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH CHỦ ĐỀ 2: ĐIỆN TRƯỜNG A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Khái niệm điện trường: Là môi trường tồn tại xung quanh điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó. 2. Cường độ điện trường: Là đại lượng đặc trưng cho điện trường về khả năng tác dụng lực. F E F q.E Đơn vị: E (V/m) q q > 0 : F cùng phương, cùng chiều với E . q 0 Hướng vào Q nếu Q 0 M q < 0 M 0 5. Nguyên lý chồng chất điện trường: Giả sử có các điện tích q 1, q2, ,qn gây ra tại M các vector cường độ điện trường E1 , E n , , E n thì vector cường độ điện trường tổng hợp do các điện tích trên gây ra tuân theo nguyên lý chồng chất điện trường. E E1 E n E n  E i B. CÁC DẠNG BÀI TẬP Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Dạng 1: Xác định cường độ điện trường do điện tích gây ra tại một điểm Phương pháp: Cường độ điện trường do điện tích điểm Q gây ra có: + Điểm đặt: Tại điểm đang xét; + Phương: Trùng với đường thẳng nối điện tích Q và điểm đang xét; + Chiều: Hướng ra xa Q nếu Q > 0 và hướng về Q nếu Q 0 và ngược chiều với E nếu q <0; + Độ lớn: F = q E Dạng 3: Xác định cường độ điện trường tổng hợp do nhiều điện tích gây ra tại một điểm. Phương pháp: sử dụng nguyên lý chồng chất điện trường. E E1 E 2 E n - Áp dụng nguyên  lí chồng chất điện trường : . - Biểu diễn E ,E ,E E bằng các vecto. 1 2 3 n - Vẽ vecto hợp lực E bằng theo quy tắc hình bình hành. - Tính độ lớn hợp lực dựa vào phương pháp hình học hoặc định lí hàm số cosin. * Các trường hợp đặ biệt: E  E E E E . 1 2 1 2 E1  E2 E E1 E2 . 2 2 E1  E2 E E1 E2 2 2 (E1, E2 ) E E1 E2 2E1E2cos C. BÀI TẬP ÁP DỤNG -8 -8 Bài 1: Hai điện tích điểm q 1 = 4.10 C và q2 = - 4.10 C nằm cố định tại hai điểm AB cách nhau 20 cm trong chân không. 1. Tính lực tương tác giữa 2 điện tích. 2. Tính cường độ điện trường tại: a. điểm M là trung điểm của AB. b. điểm N cách A 10cm, cách B 30 cm. c. điểm I cách A 16cm, cách B 12 cm. d. điểm J nằm trên đường trung trực của AB cách AB một đoạn 103 cm Hướng dẫn: q .q 4.10 8.( 4.10 8 ) 1. Lực tương tác giữa 2 điện tích: F k 1 2 9.109. 36.10 5 (N) .r 2 0,2 2 2. Cường độ điện trường tại M: Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH a. Vectơ cđđt E1M ; E2M do điện tích q1; q2 gây ra tại M có: - Điểm đặt: Tại M. q1 M E1M q2 - Phương, chiều: như hình vẽ E 4.10 8 2M q 9 3 - Độ lớn: E1M E2M k 9.10 . 36.10 (V / m) .r 2 0,1 2 Vectơ cường độ điện trường tổng hợp: E E1M E2M 3 Vì E1M Z Z E2M nên ta có E = E1M + E2M = 72.10 (V / m) b. Vectơ cđđt E1N ; E2N do điện tích q1; q2 gây ra tại N có: - Điểm đặt: Tại N. - Phương, chiều: như hình vẽ q1 q2 N - Độ lớn: E1N E2N 4.10 8 q1 9 3 E1M k 2 9.10 . 2 36.10 (V / m) .r1M 0,1 4.10 8 q2 9 E2M k 2 9.10 . 2 4000(V / m) .r2 M 0,3 Vectơ cường độ điện trường tổng hợp: E E1M E2M Vì E Z [ E nên ta có E = E - E = 32000 (V/m) 1M 2M 1N 2N E 1I c. Vectơ cđđt E ; E do điện tích q1; q2 gây ra tại I có: I 1I 2I - Điểm đặt: Tại I. E E I - Phương, chiều: như hình vẽ 2I q - Độ lớn: 1 q2 8 A B q 4.10 E k 1 9.109. 14,1.103 (V / m) 1I 2 2 .r1I 0,16 E1J 4.10 8 q2 9 3 E2M k 2 9.10 . 2 25.10 (V / m) .r2 M 0,12 I E J Vectơ cường độ điện trường tổng hợp: E E1M E2M Vì AB = 20cm; AI = 16cm; BI = 12cm AB2 AI 2 BI 2 E2J 2 2 3 E1M  E2M nên ta có E = E1N + E2N 28,7.10 (V/m) d. Vectơ cđđt E ; E do điện tích q1; q2 gây ra tại J có: 1J 2J q - Điểm đặt: Tại J. 1 q2 A - Phương, chiều: như hình vẽ H B - Độ lớn: 4.10 8 q1 9 3 E1J E2J k 2 9.10 . 2 9.10 (V / m) .r1J 0,2 Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Vectơ cường độ điện trường tổng hợp: E E1J E2J IH Ta có: IH = 103 cm; AH = AB/2 = 10cm tan I·AH 3 I·AH 600 AH E· ; E 1200 nên ta có E = E2 + E2 2E E .cos =9.103 (V/m) 1M 2M 1J 2J 1J 2J 3 Hoặc : E 2.E1 j .cos 9.10 (V / m) 2 Bài 2 : Tại hai điểm A và B đặt hai điện tích điểm q 1 = 20 C và q2 = -10C cách nhau 40 cm trong chân không. a) Tính cường độ điện trường tổng hợp tại trung điểm AB. b) Tìm vị trí cường độ điện trường gây bởi hai điện tích bằng 0 ? Hướng dẫn :   a) Gọi E1 và E2 vecto là cường độ điện trường do q1 và q2 gây ra tại trung điểm A, B. - Điểm đặt : tại I - Phương, chiều : như hình vẽ - Độ lớn : q1 E 1 k q1 E q IA 2 I 2 2 q 2 B E k A E1 E 2 IB 2     - Gọi E là vecto cường độ điện trường tổng hợp tại I : E E1 E2 6 Vậy : E = E1 + E2 = 6,75.10 V/m.  b) Gọi C là điểm có cddt tổng hợp Ec 0   / / E ,E 2 là vecto cddt do q và q gây ra tại C. 1 1 2 x      / / / / / Có : E E1 E2 0 E1 E2 q1 q2 C / Do q1 > |q2| nên C nằm gần q2 / E1 A B E2 Đặt CB = x AC 40 x , có : q q E / E / K 1 k 2 1 2 2 2 4 0 x x 2 q 1 4 0 x 4 0 x 2 x 9 6 , 6 c m q 2 x x Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Bài 3 : Hai điện tích điểm q1 = 1.10-8 C và q2 = -1.10-8 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau một khoảng 2d = 6cm. Điểm M nằm trên đường trung trực AB, cách AB một khoảng 3 cm. a) Tính cường độ điện trường tổng hợp tại M. b) Tính lực điện trường tác dụng lên điện tích q = 2.10-9 C đặt tại M. Hướng dẫn :   a) Gọi E1,E là vecto cddt do q và q gây ra tại M 2 1 2 E  2 E là vecto cddt tổng hợp tại M    Ta có : E E1 E2 , do q1 = | -q2 | và MA = MB nên M E E1 = E2 , Vậy E = 2.E1.cos E1 d Trong đó: cos = , MA = 32 32 3 2.10 2 m MA 4 Vậy: E = 7.10 V/m. q1 q2 A b) Lực điện tác dụng lên điện tích q đặt tại Mcó: d d B - Điểm đặt: tại M  - Phương, chiều: cùng phương chiều với E (như hình vẽ) - Độ lớn: F = |q|.E = 2.10 9.7.104 1,4.10 4 N -9 Bài 4: Tại 3 đỉnh hình vuông cạnh a = 30cm, ta đặt 3 điện tích dương q1 = q2 = q3 = 5.10 C.Hãy xác định: a) Cường độ điện trường tại đỉnh thứ tư của hình vuông? b) Lực tác dụng lên điện tích q = 2.10-6 C đặt tại đỉnh thứ tư này?    Hướng dẫn: a) Gọi E1 , E2 ,E3 là vecto cường độ điện trường do q , q , q gây ra tại đỉnh thứ tư hình vuông  1 2 3 Và E là vecto cường  độ điện trường tại đó. Ta có: E E1 E2 E3 E    E3 Gọi E13 là vecto cường độ điện trường tổng hợp của E1,E 3    E13 Vậy : E = E13 + E2 E = E13 +E2 E2 q q 2 E = k 2 k 9,5.10 V/m. q1 a2 2 E a 2 1 b) Lực điện tác dụng lên điện tích q là : F = |q|.E = 2.10-6.9,5.102 = 19.10-4 N q2 q3 Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Bài 5 : Tại 3 đỉnh hình vuông cạnh a = 20 cm, ta đặt 3 điện tích cùng độ lớn q 1 = q2 = q3 = 3.10 -6 C. Tính cường độ điện trường tổng hợp tại tâm hình vuông ? ĐS : E = 1,35.106 V/m. Bài 6 : Một quả cầu nhỏ khối lượng m = 1g, mang điện tích q = 10 -5 C, treo bằng sợi dây mảnh và đặt trong điện trường đều E. Khi quả cầu nằm cân bằng thì dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 60o . Xác định cường độ điện trường E, biết g = 10m/s2. ĐS : E = 1730 V/m. Bài 7 : Một điện tích điểm q = 2.106 C đặt cố định trong chân không. a) Xác định cường độ điện trường tại điểm cách nó 30 cm ? b) Tính độ lớn lực điện tác dụng lên điện tích 1C đặt tại điểm đó ? -4 c) Trong điện trường gây bởi q, tại một điểm nếu đặt điện tích q 1 = 10 C thì chịu tác dụng -5 lực là 0,1 N. Hỏi nếu đặt điện tích q2 = 4.10 C thì lực điện tác dụng là bao nhiêu ? ĐS : a) 2.105 V/m, b) 0,2 N, c) 0,25 N Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH CHỦ ĐỀ 3 : CÔNG CỦA LỰC ĐIỆN. ĐIỆN THẾ. HIỆU ĐIỆN THẾ. A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Công của lực điện trường: * Đặc điểm: Công của lực điện tác dụng lên tác dụng lên một điện tích không phụ thuộc vào dạng quỹ đạo mà chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối của quỹ đạo (vì lực điện trường là lực thế). * Biểu thức: AMN = qEd Trong đó, d là hình chiếu của quỹ đạo lên phương của đường sức điện. Chú ý: - d > 0 khi hình chiếu cùng chiều đường sức. - d < 0 khi hình chiếu ngược chiều đường sức. 2. Liên hệ giữa công của lực điện và hiệu thế năng của điện tích A MN = WM - WN 3. Điện thế. Hiệu điện thế - Ñieän theá taïi moät ñieåm M trong ñieän tröôøng laø ñaïi löôïng ñaëc tröng cho ñieän tröôøng veà phöông dieän taïo ra theá naêng khi ñaët taïi ñoù moät ñieän tích q. AM Công thức: VM = q - Hiệu điện thế giữa 2 điểm trong điện trường là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của điện trường khi có 1 điện tích di chuyển giữa 2 điểm đó. AMN UMN = VM – VN = q Chú ý: - Điện thế, hiệu điện thế là một đại lượng vô hướng có giá trị dương hoặc âm; - Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường có giá trị xác định còn điện thế tại một điểm trong điện trường có giá trị phụ thuộc vào vị trí ta chọn làm gốc điện thế. - Neáu moät ñieän tích döông ban ñaàu ñöùng yeân, chæ chòu taùc duïng cuûa löïc ñieän thì noù seõ coù xu höôùng di chuyeån veà nôi coù ñieän theá thaáp (chuyeån ñoäng cuøng chieàu ñieän tröôøng). Ngöôïc laïi, löïc ñieän coù taùc duïng laøm cho ñieän tích aâm di chuyeån veà nôi coù ñieän theá cao (chuyeån ñoäng ngöôïc chieàu ñieän tröôøng). - Trong điện trường, vector cường độ điện trường có hướng từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế thấp; 4. Liên hệ giữa cường độ điện trường và hiệu điện thế E = U d B. CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Tính công của các lực khi điện tích di chuyển Phương pháp: sử dụng các công thức sau Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH 1. AMN = qEd Chú ý: - d >0 khi hình chiếu cùng chiều đường sức. - d 0; q 0 nên M N M ' N ' =- 0,006 m A 9,6.10 18 Cường độ điện trường: E MN 104 (V / m) q.M ' N ' 1,6.10 19 . 0,006 ' ' ' ' -19 4 -18 2. Ta có: N P = -0,004m => ANP= q.E.N P = (-1,6.10 ).10 .(-0,004) = 6,4.10 J 3. Hiệu điện thế: A 9,6.10-18 U MN 60(V ) MN q -1,6.10-19 A 6,4.10-18 U NP 40(V ) NP q -1,6.10-19 4. Vận tốc của e khi nó tới P là: -18 Áp dụng định lý động năng: AMP = WđP – WđN => WđP = AMN +ANP = 16.10 J Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH 2W 2.16.10 18 v dP 5,9.106 (m / s) m 9,1.10 31 Bài 2: Hiệu điện thế giữa hai điểm M, N trong điện trường là UMN = 100V. a) Tính công điện trường làm dịch chuyển proton từ M đến N. b) Tính công điện trường làm dịch chuyển electron từ M đến N. c) Nêu ý nghĩa sự khác nhau trong kết quả tính được theo câu a và câu b. Hướng dẫn: a. Công điện trường thực hiện proton dịch chuyển từ M đến N. 19 17 A1 qp.UMN 1,6.10 .100 1,6.10 J b. Công điện trường thực hiện electron dịch chuyển từ M đến N. 19 17 A2 qe.UMN 1,6.10 .100 1,6.10 J c. A1 > 0, có nghĩa là điện trường thực sự làm việc dịch chuyển proton từ M đến N. A2 < 0, điện trường chống lại sự dịch chuyển đó, muốn đưa electron từ M đến N thì ngoại lực phải thực hiện công đúng bằng 1,6.10-17 J. Bài 3: Ba điểm A, B, C tạo thành một tam giác vuông tại C; B AC = 4cm, BC = 3cm và nằm trong một điện trường đều. E Vecto cường độ điện E trường song song AC, hướng từ A đến C và có độ lớn E = 5000V/m. Hãy tính: A C a) UAC, UCB,UAB. b) Công của điện trường khi e di chuyển từ A đến B và trên đường gãy ACB Hướng dẫn: a.Tính các hiệu điện thế - UAC = E.AC = 5000.0,04 = 200V.   - UBC = 0 vì trên đoạn CB lực điện trường F q.E vuông góc CB nên ACB = 0 UCB = 0. - UAB = UAC + UCB = 200V. b. Công của lực điện trường khi di chuyển e- từ A đến B. 19 17 AAB 1,6.10 .200 3,2.10 J Công của lực điện trường khi di chuyển e- theo đường ACB. -19 -17 AACB = AAC + ACB = AAC = -1,6.10 .200 = -3,2.10 J công không phụ thuộc đường đi. 7 Bài 4: Một electron bay với vận tốc v = 1,5.10 m/s từ một điểm có điện thế V 1 = 800V theo hướng của đường sức điện trường đều. Hãy xác định điện thế V 2 của điểm mà tại đó electron -31 dừng lại. Biết me = 9,1.10 kg, Hướng dẫn: Áp dụng định lý động năng 2 0 – ½.m.v 0 = e.(V1 – V2) 2 mv 0 Nên : V2 = V1 - = 162V. 2e  Bài 5: ABC là một tam giác vuông góc tại A được đặt trong điện trường đều E .Biết  A· BC 600 , AB P E . BC = 6cm,U = 120V  BC a). Tìm UAC,UBA và độ lớn E . Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH b). Đặt thêm ở C một điện tích q = 9.10-10 C.Tính cường độ điện trường tổng hợp tại A. Hướng dẫn: C a.VABC là ½ tam giác đều, vậy nếu BC = 6cm. E 6 3 Suy ra: BA = 3cm và AC = 3 3 2 B A UBA = UBC = 120V, UAC = 0 U U E = BA 4000V / m . d BA    2 2 b. E A EC E EA E C E = 5000V/m. Bài 6: Hai bản kim loại phẳng song song mang điện tích trái dấu đặt cách nhau 2cm. Cường độ điện trường giữa hai bản là E = 3000V/m. Sát bản mang điện dương, ta đặt một hạt mang điện dương có khối lượng m = 4,5.10-6 g và có điện tích q = 1,5.10-2 C.tính a) Công của lực điện trường khi hạt mang điện chuyển động từ bản dương sang bản âm. b) Vận tốc của hạt mang điện khi nó đập vào bản âm. Hướng dẫn: a. Công của lực điện trường là: A= qEd = 0,9 J. b. Vận tốc của hạt mang điện - Áp dụng định lý động năng 2.A 2.0,9 4 v 2.10 m/s. 2 m 4,5.10 9 Bài 7: Một điện tích có khối lượng m = 6,4.10 -15 kg nằm lơ lửng giữa hai tấm kim loại song song nằm ngang và nhiễm điện trái dấu. Điện tích của quả cầu là 1,6.10 -17C. Hai tấm cách nhau 3cm. Hãy tính hiệu điện thế đặt vào hai tấm đó. Lấy g = 10m/s2. Hướng dẫn: Vì quả cầu nằm cân bằng thì lực điện cân bằng trong lực quả cầu nên: - F = P = 6,4.10-14 N. U.q F.d - F = q.E = U 120V . d q ALBELT EINSTEIN (14/3/1879 – 18/4/1955) Tính tương đối áp dụng cho Vật Lý, chứ không phải cho đạo đức. Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH CHỦ ĐỀ 4: TỤ ĐIỆN. GHÉP TỤ ĐIỆN A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1.Tụ điện -Định nghĩa : Hệ 2 vật dẫn đặt gần nhau, mỗi vật là 1 bản tụ. Khoảng không gian giữa 2 bản là chân không hay điện môi. Tụ điện dùng để tích và phóng điện trong mạch điện. -Tụ điện phẳng có 2 bản tụ là 2 tấm kim loại phẳng có kích thước lớn ,đặt đối diện nhau, song song với nhau. 2. Điện dung của tụ điện - Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ Q C (Đơn vị là F, mF .) U - Công thức tính điện dung của tụ điện phẳng: .S C . Với S là phần diện tích đối diện giữa 2 bản. 9.109.4 .d Ghi chú : Với mỗi một tụ điện có 1 hiệu điện thế giới hạn nhất định, nếu khi sử dụng mà đặt vào 2 bản tụ hđt lớn hơn hđt giới hạn thì điện môi giữa 2 bản bị đánh thủng. 3. Ghép tụ điện GHÉP NỐI TIẾP GHÉP SONG SONG Cách mắc : Bản thứ hai của tụ 1 nối với bản Bản thứ nhất của tụ 1 nối với bản thứ nhất của tụ 2, cứ thế tiếp tục thứ nhất của tụ 2, 3, 4 Điện tích QB = Q1 = Q2 = = Qn QB = Q1 + Q2 + + Qn Hiệu điện thế UB = U1 + U2 + + Un UB = U1 = U2 = = Un 1 1 1 1 Điện dung CB = C1 + C2 + + Cn CB C1 C2 Cn Ghi chú CB C1, C2, C3 4. Năng lượng của tụ điện - Khi tụ điện được tích điện thì giữa hai bản tụ có điện trường và trong tụ điện sẽ dự trữ một năng lượng. Gọi là năng lượng điện trường trong tụ điện. Q.U C.U 2 Q2 - Công thức: W 2 2 2C B. CÁC DẠNG BÀI TẬP CƠ BẢN Dạng 1: Tính điện dung, điện tích, hiệu điện thế và năng lượng của tụ điện Phương pháp: sử dụng các công thức sau - Công thức định nghĩa : C(F) = Q => Q = CU U - Điện dung của tụ điện phẳng : C = S 4k d Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Q.U C.U 2 Q2 - Công thức: W 2 2 2C Chú ý: + Nối tụ vào nguồn: U = hằng số + Ngắt tụ khỏi nguồn: Q = hằng số Dạng 2: Ghép tụ điện Phương pháp: Đại lượng Ghép nối tiếp Ghép song song Điện tích Q = Q1= Q2= = Qn Q = Q1 + Q2+ .+Qn Hiệu điện thế U = U1 + U2 + + Un U = U1 = U2 = = Un 1 1 1 1 Điện dung Cb = C1 + C2 + + Cn C b C1 C 2 C n Các trường hợp đặc biệt: a. Ghép nối tiếp: Cb Cb = ; U1 = U2 = = Un = => U = nUi n n C1C 2 + C1ntC2 => Cb = C1 C 2 C1C 2C3 + C1ntC2ntC3 => Cb = C1C 2 C 2C3 C1C3 b. Ghép song song: Cb > Ci. + Nếu C1 = C2= = Cn = C=> Cb = nC ; Q1 = Q2 = .= Qn => Qb = nQi. C. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một tụ điện phẳng có điện môi không khí; khoảng cách giữa 2 bản là d = 0,5 cm; diện tích một bản là 36 cm2. Mắc tụ vào nguồn điện có hiệu điện thế U=100 V. 1. Tính điện dung của tụ điện và điện tích tích trên tụ. 2. Tính năng lượng điện trường trong tụ điện. 3. Nếu người ta ngắt tụ điện ra khỏi nguồn rồi nhúng nó chìm hẳn vào một điện môi lỏng có hằng số điện môi ε = 2. Tìm điện dung của tụ và hiệu điện thế của tụ. 4. Nếu người ta không ngắt tụ khỏi nguồn và đưa tụ vào điện môi lỏng như ở phần 3. Tính điện tích và hđt giữa 2 bản tụ Giải: 1. Điện dung của tụ điện: .S 36.10 4 10 2 C (F) 9.109.4 .d 9.109.4 .0,005 5. Điện tích tích trên tụ: 10 2 1 Q C.U .100 (C) 5. 5. 2. Năng lượng điện trường: 1 1 10 2 10 W CU 2 .104 (J ) 2 2 5. 2.10 2 3. Khi nhúng tụ vào trong dung môi có ε = 2 C’ = 2C = (F) 5. Khi ngắt tụ ra khỏi nguồn tụ điện trở thành hệ cô lập điện tích của tụ không thay đổi: Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH C U => Q’ = Q => C’U’ = CU => U ' U 50(V ) C ' 2 4. Khi không ngắt tụ ra khỏi nguồn hiệu điện thế 2 bản tụ không thay đổi: Q ' Q C ' 2 => U’ = U = 100V=> Q ' Q 2Q (C) C ' C C 5. Bài 2: Cho bộ tụ điện mắc như hình vẽ. C 1 = 4  F, C2 = 6 F , C3 = 3,6 F và C4 = 6 F. Mắc 2 cực AB vào hiệu điện thế U = 100V. 1. Tính điện dung của bộ tụ và điện tích của mỗi tụ. 2. Nếu hiệu điện thế giới hạn của bộ tụ C 1,2,3 (CAM) là 40V; hiệu điện thế giới hạn của tụ C 4 là 60V. Thì hiệu điện thế tối đa đặt vào 2 đầu mạch điện là bao nhiêu để các tụ không bị đánh thủng? Giải: 1. Cấu tạo của mạch điện: C1 nt C2 PC3 nt C4 Điện dung của bộ tụ: C1 C2 C C C 6.4 M 4 B 1 2 A C3 C12 2,4 F C1 C2 6 4 CAM C12 C3 2,4 3,6 6 F CAM C4 6.6 CAB 3 F CAM C4 6 6 Điện tích của các tụ: 6 4 QAB CAB .U AB 3.10 .100 3.10 (C) QAM Q4 4 QAM 3.10 U AM 6 50(V ) U12 U3 CAM 6.10 6 4 Q3 C3.U3 3,6.10 .50 1,8.10 (C) 6 4 Q12 C12.U12 2,4.10 .50 1,2.10 (C) Q1 Q2 2. Điện tích cực đại có thể tích trên bộ tụ CAM và C4 là: -6 -5 QmaxAM = CAM.UmaxAM = 6.10 .40 = 24.10 (C) -6 -5 Qmax4 = C4.Umax4 = 6.10 .60 = 36.10 (C) Mà thực tế ta có vì CAM; C4 mắc nối tiếp nên để không có tụ nào bị đánh thủng thì: QAM = Q4 min QmaxAM ;Qmax4 Điện tích tối đa của bộ: -5 QAB = QAM = Q4 = QmaxAM = 24.10 (C) Hiệu điện thế tối đa có thể đặt vào 2 đầu mạch điện là: 5 QAB 24.10 U AB 6 80(V ) CAB 3.10 Bài 3: Cho bộ tụ như hình vẽ, biết C1 = 8 F ; C2 = 6F ; C3 =3F . a) Tính điện dung tương đương của bộ tụ. C3 C2 B b) Đặt vào hai đầu AB một hiệu điện thế U = 8V. A Tính hiệu điện thế và điện tích của mỗi tụ. Hướng dẫn: C a. Điện dung tương đương của bộ tụ 1 Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH C2 .C3 6.3 Ta có: C23 2F. C2 C3 6 3 - Điện dung tương đương: Cb = C1 +C23 = 10F . b.Hiệu điện thế giữa hai bản tụ C1 là: U1 = U = 8V -5 - Điện tích của tụ C1: Q1 = C1.U = 6,4.10 C. -5 - Điện tích trên mỗi tụ C2 và C3: Q2 = Q3 = C23.U = 1,6.10 C. Q2 - Hiệu điện thế giữa hai bản tụ C2: U2 2,67V. C2 - Hiệu điện thế giữa hai bản tụ C3 là: U3 = U – U2 = 5,33 V. Bài 4: Một tụ điện phẳng có điện môi là không khí, điện dung C = 10 F gồm hai bản cách nhau 2 cm. a) Để tụ tích một điện lượng 0,2 mC thì phải đặt vào hai đầu tụ điện một hiệu điện thế bao nhiêu? b) Biết không khí chịu được cường độ điện trường tối đa là 20.10 5 V/m. Tính điện lượng cực đại mà tụ tích được. ĐS: a) 20 V; b) 0,4 C. Bài 5: Cho mạch điện như hình vẽ với: C1 = 12F ; C2 = 4F ; C3 = 3F ; C4 = 6F ; C1 M C2 C5 = 5F ;UAB = 50 V. Tính: C5 + O a) Điện dung của bộ tụ. A B b) Điện tích và hiệu điện thế mỗi tụ. c) Hiệu điện thế U . MN C3 N C4 Hướng dẫn: a. Điện dung của bộ tụ C1.C2 C12 = 3F. C1 C2 C3.C4 C34 = 2F. C3 C4 C1234 = C12 +C34 = 5F . C1234 .C5 Cb = 2,5F. C1234 C5 B. Điện tích và hiệu điện thế mỗi tụ Ta có: C1234 nt C5 nên: q1234 = q5 = qb = Cb.UAB = 125 C q5 125 Vậy U5 = 25V U1234 UAB U5 25V . C5 5 - C1 và C2 nt nên : q12 = q1 = q2 = C12.U1234 = 3.25 = 75C . q U 1 6,25V. 1 C Vậy : 1 q2 U2 18,75V. C2 - C3 và C4 nt nên : q3 = q4 =C34.U1234 = 50C . Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH q 50 U 3 16,7V. 3 C 3 Vậy: 3 q4 50 U4 8,3V. C4 6 c. Hiệu điện thế UMN. UMN = UMA +UAN = - U3 +U1 = - 16,7 + 6,25 = - 10,5V. CHƯƠNG II : DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI CHỦ ĐỀ 1 : DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI. NGUỒN ĐIỆN A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Dòng điện không đổi a. Dòng điện: Là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện. - Quy ước chiều dòng điện: Là chiều chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích dương. Lưu ý: + Trong điện trường, các hạt mang điện chuyển động từ nơi có điện thế cao sang nơi có điện thế thấp, nghĩa là chiều của dòng điện là chiều giảm của điện thế trong vật dẫn. + Trong kim loại, hạt tham gia tải điện là electron mang điện tích âm nên chuyển động từ nơi có điện thế thấp sang nơi có điện thế cao, nghĩa là chuyển động ngược với chiều của dòng điện theo quy ước. b. Cường độ dòng điện: a. Định nghĩa: I = q , cường độ dòng điện I có đơn vị là ampère (A) t Trong đó : q là điện lượng, t là thời gian. + nếu t là hữu hạn, thì I là cường độ dòng điện trung bình; + nếu t là vô cùng bé, thì i là cường độ dòng điện tức thời. chieàu cuûa doøng ñieän khoâng ñoåi c. Dòng điện không đổi: => I = q , cöôøng ñoädoøng ñieän khoâng ñoåi t I.t Chú ý : số electron chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn : n . e 2. Định luật Ôm đối với đoạn mạch chỉ có điện trở a. Định luật Ôm : I = U R  b. Điện trở của vật dẫn: R = . S Trong đó, là điện trở suất của vật dẫn. Điện trở suất phụ thuộc vào nhiệt độ theo công thức: = o[1 + (t – to)] o o o là điện trở suất của vật dẫn ở to ( C) thường lấy ở giá trị 20 C. được gọi là hệ số nhiệt điện trở. c.Ghép điện trở Đại lượng Đoạn mạch nối tiếp Đoạn mạch song song Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Hiệu điện thế U = U1 + U2 + + Un U = U1 = U2 = .= Un Cường độ dòng điện I = I1 = I2= = In I = I1 + I2 + .+ In 1 1 1 1 Điện trở tương đương Rtđ = R1 + R2 + + Rn` R tñ R1 R 2 R n 3. Nguồn điện – suất điện động nguồn điện a. Nguồn điện + Cơ cấu để tạo ra và duy trì hiệu điện thế nhằm duy trì dòng điện gọi là nguồn điện. + Hai cực nhiễm điện khác nhau là nhờ lực lạ tách electron ra khỏi nguyên tử trung hòa rồi chuyển electron hay Ion dương ra khỏi mỗi cực. b. Suất điện động nguồn điện - Là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của nguồn điện. A Công thức: E = q - Điện trở của nguồn điện được gọi là điện trở trong cảu nó. - Mỗi nguồn điện được đặc trưng: (E , r) B. CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Xác định điện lượng, cường đồ dòng điện theo công thức định nghĩa và tính số elcetron chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn. Phương pháp: sử dụng các công thức sau - Cường độ dòng điện: I = q hay I = q t t I.t - Số elcetron : n . e Dạng 2 : Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. + Nếu đoạn mạch đơn giản ( chỉ gồm các điện trở mắc nối tiếp, hoặc song song) thì áp dụng : Nếu các điện trở mắc nối tiếp: Rtđ = R1 + R2 + + Rn. Nếu có n điện trở giống nhau thì: Rtđ = n.Ri 1 1 1 1 Nếu các điện trở mắc song song: . R tñ R1 R 2 R n RI Nếu có n điện trở giống nhau thì: Rtđ = . n + Nếu đoạn mạch phức tạp ta giải quyết như sau: * Đồng nhất các điểm có cùng điện thế (chập mạch) các điểm có điện thế bằng nhau là những điểm nối với nhau bằng dây dẫn có điện trở không đáng kể. *Vẽ lại sơ đồ mạch điện và tính toán theo sơ đồ. C. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một đoạn dây dẫn có đường kính 0,4mm và điện trở 200  . a) Tính chiều dài đoạn dây, biết dây có điện trở suất 1,1.10 6 m . b) Trong thời gian 30 giây có một điện lượng 60C chuyển qua tiết diện của dây. Tính cường độ dòng điện qua dây và số electron chuyển qua tiết điện trong thời gian 2 giây. Hướng dẫn:  a) Điện trở của dây: ta có: R = , vậy l = 22,8m. S b). Cường độ dòng điện: I = q = 2A. t Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH - Điện lượng chuyển qua tiết diện trong thời gian 2 giây: q I.t = 2.2 4C I.t - Số elcetron chuyển qua dây dẫn là: n = 2,5.10 19 elcetron. | e | Bài 2 : Tính điện trở tương đương của đoạn mạch có sơ đồ sau :A R2 R4 Cho biết : R1 = 4 ,R2 = 2,4 , R3 = 2 , R4 = 5 , R5 =3 . R1 R3 R5 ĐS: 0,8  B Bài 3: Tính điện trở tương đương của đoạn mạch có sơ đồ sau: R2 Cho biết: : R1 =6 ,R2 = 3 , R3 = 4 , R4 = 4 , Ra =0 . Hướng dẫn: R3 A MA Vì Ra =0 nên hai điểm M và N có cùng điện thế B Vậy ta chập 2 điểm này thành một, sơ đồ được vễ lại như R1 N Sau: R1 R3 M R4 A B N R 2 R4 Dựa vào sơ đồ ta tính được: Rtđ = 4 . Bài 4: Tính điện trở tương đương của mạch có sơ đồ sau: Cho biết: : R1 =1 ,R2 = 2 , R3 = 3 , C R3 R4 = 5 , R5 =0,5 . Rv = . Hướng dẫn: R5 - Vì dòng điện không đổi không qua A R2 V tụ và Rv = nên dòng điện không qua Rv B vôn kế. Vậy mạch điện được vẽ lại theo sơ đồ sau: R3 R1 R4 R2 A B R1 R4 R5 - Dựa vào sơ đồ mạch điện ta tính được : Rtđ = 4 . Bài 5: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: K R1 C Cho biết: R1 =6 ,R2 = R3 = 20 ,R4 = 2 , a. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch khi R khóa k A 2 B đóng và mở. D Trường THPT R3 R4
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH b. Khi khóa k đóng cho UAB = 24 V. tính cường độ dòng điện qua R2. Hướng dẫn: a. * Khi K mở mạch điện co sơ đố như hình vẽ sau: A R3 D R2 C R1 B R4 Từ sơ đồ hình vẽ ta tính được: Rtđ = 21,86 . R * Khi K đóng mạch điện có sơ đồ như hình sau: A 1 B Từ sơ đồ mạch điện ta tính được: R = 4 . tđ R2 b.Khi K đóng dòng điện qua R là I : 2 2 C D UAB 24 R4 - Dòng điện qua R4 là:I4 2A . R234 12 R3 - Hiệu điện thế UCD là : UCD = I4.R23 = 2.10 = 20V. UCD 20 - Dòng điện qua R2 là : I2 = 1A. R2 20 Bài 6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Cho biết: R =3 ,R = 6 , R = 6 , U = 3V. Tìm: 1 2 3 AB R a. Điện trở tương đương của đoạn mạch AC. 1 B R3 C b. Cường độ dòng điện qua R3. A c. Hiệu điện thế giữa hai điếm A và C. d. Cường độ dòng điện qua R1 và R2. R2 Hướng dẫn: ĐS: a) Rtđ = 8  . b) I3 = 1,5A. c) UAC = 12V. d) I1 = 1A. I2 = 0,5A. Angđrê Mari Ampe (1775 – 1836) Trường THPT Niu – tơn của điện học
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH CHỦ ĐỀ 2: ĐỊNH LUẬT ÔM ĐỐI VỚI TOÀN MẠCH A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Định luật Ôm đối với toàn mạch + a. Toàn mạch: là mạch điện kín có sơ đồ như sau: - E,r trong đó: nguồn có E và điện trở trong r, RN là điện trở tương đương của mạch ngoài. b. Định luật Ôm đối với toàn mạch I RN E I RN r - Độ giảm thế trên đoạn mạch: UN = I.RN = E - I.r - Suất điện động của nguồn: I.(R + r). E = N E, r 2. Trường hợp có máy thu điện (ăcquy nạp điện) E -Ep I R r rp IEp,rp R Chú ý: + Nguồn điện nếu dòng điện đi ra từ cực dương. + Máy thu điện nếu dòng điện đi vào cực dương. 3. Định luật Ôm tổng quát đối với mạch kín E - E I   p R r rp B. DẠNG BÀI TẬP Bài toán: Tính toán các đại lượng của dòng điện trong mạch điện kín. Phương pháp: - Dựa vào chiều dòng điện đề cho (hay chọn) để phân biệt nguồn điện và máy thu điện. - Tính điện trở tương đương của mạch ngoài bằng các phương pháp đã biết. E -Ep - Áp dụng định luật Ôm của mạch kín: I R r rp Chú ý: + Nếu tìm được I > 0 thì đó là chiều thực của dòng điện trong mạch. + Nếu I < 0 chì chiều dòng điện trong mạch là chiều ngược lại. + Nếu mạch có tụ điện thì không có dòng điện chạy qua tụ điện. C. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: R2 R1 E = 6V, r = 1 , R1 = 0,8 , R2 = 2 , R3 = 3 . Trường THPT R3 E,r
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Tính hiệu điện thế hai cực của nguồn điện và cường độ dòng điện chạy qua các điện trở. Hướng dẫn: - Điện trở tương đương mạch ngoài: Rtđ = 2 . - Cường độ dòng điện qua mạch chính I = I1: E I = 2A. Rtd r - Hiệu điện thế hai đầu R1: U1 = I1.R1 = 1,6 V. - Hiệu điện thế hai đầu R1 và R3: U2 = U3 = U – U1 = 4 – 1,6 = 2,4 V. U2 - Cường độ dòng điện qua R2 : I2 = 1,2 A . R2 U3 - Cường độ dòng điện qua R3: I3 = = 0,8 A. R3 Bài 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: r E, B Trong đó: E = 1,2 V, r = 0,1 , R1 = R3 = 2 . R2 = R4 = 4 . Tính hiệu điện thế giữa hai điểm A, B. Hướng dẫn: R1AR2 R4 - Điện trở đoạn MN là: RMN = 1,5 V. N - Dòng điện qua mạch chính: I = 0,2 A. M - Hiệu điện thế giữa M, N : UMN = I.RMN = 0,3A. R3 UMN - Cường độ dòng điện qua R2: I2 = 0,05A. R1 R2 - Hiệu điện thế giữa A,N: UAN = I2.R2 = 0,2V. - Hiệu điện thế giữa N và B: UNB = I.R4 = 0,88V. - Hiệu điện thế giữa A và B : UAB = UAN + UNB = 1,08 V. Bài 3: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: E,r E = 7,8V, r = 0,4 , R1 = R3 = R3 =3 , R4 = 6 . a.Tính cường độ dòng điện qua mạch chính và mỗi điện trở. R1 M R3 b.Tính hiệu điện thế UMN. Hướng dẫn: A B N - Điện trở tương đương của mạch: Rtđ = 3,6 . R2 R4 E - Cường độ dòng điện qua mạch chính: I = 1,95A. Rtd r - Hiệu điện thế hai dầu A và B: UAB = I.RAB = 7,02 V. UAB - Cường độ dòng điện qua R1và R3: I13 = 1,17A. R13 UAB - Cường độ dòng điện qua R2 và R4: I= = 0,78A. R 24 - Hiệu điện thế : U1 = UAM = I1.R1 = 3,51V - Hiệu điện thế : U2 = UAN = I2.R2 = 2,34 V. Vậy: UMN = UMA + UAN = UAN – UAM = -1,17 V. Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Bài 4: Một nguồn điện được mắc với một biến trở, khi điện trở của biến trở là 14  thì hiệu điện thế giữa hain cực của nguồn điện là 10,5V và khi điện trở của biến trở là 18 thì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện là 10,8V. Tính điện trở trong và suất điện động của bộ nguồn này. Hướng dẫn: E E - Từ công thức: UN = E - I.r và I UN E - .r UN(RN+r) = E .RN. RN r RN r - Khi RN = 14 10,5(14+r) = 14E . (1), - Khi RN = 18 10,8 (18+r) = 18E. (2). Giải hệ phương trình ta được r = 2 , thế vào ta được E = 12V. E,r Bài 5: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ, bỏ qua các đoạn dây nối, cho biết E = 3V; A R2 R1 = 5 , Ra = 0, ampe kế chỉ 0,3A, vôn kế chỉ 1,2V. Tính điện trở trong của nguồn điện. R1 Hướng dẫn: V - Ta có: U1 = I.R1 = 1,5 V. - Hiệu điện thế mạh ngoài: UN = U1 + U2 = 2,7V. - Có: UN = E - I.r r = 1 . Bài 6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: R2 Biết R2 = 2 ,R3 = 3 . Khi K mở, vôn kế chỉ 6V, R1 Khi K đóng vôn kế chỉ 5,6V và ampe kế chỉ 2A. R3 a. Tính suất điện động và điện trở trong của nguồn điện. E,r b. Tính R và cường độ dòng điện qua R và R . A 1 2 3 K Hướng dẫn: V a. Khi k mở, vôn kế chỉ giá trị của suất điện động của nguồn: Vì UV = E - I.r có I = 0, vậy E = 6V. Khi k đóng, vôn kế chỉ hiệu điện thế hai đầu nguồn điện: UV = E - I.r r = 0,2 . UV UV b. Theo định luật Ôm, ta có: I = Rtd 2,8 . Rtd I Mặt khác, R1 = Rtđ – R12 = 1,6 . - Cường độ dòng điện qua R2 và R3 là: U23 = I.R23 = 2,4V. U23 I2 1,2A. R2 I3 I I2 0,8A. Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Gheeooc Ximôn ÔM (1789 – 1854) CHỦ ĐỀ 3: ĐỊNH LUẬT OHM ĐỐI VỚI CÁC LOẠI MẠCH ĐIỆN MẮC NGUỒN ĐIỆN THÀNH BỘ A.TÓM TẮT LÝ THUYẾT E,r R 1. Định luật Ohm chứa nguồn A B UAB = -E + I. (R +r) . Đối với nguồn điện, dòng điện đi vào cực âm và đi ra từ cực dương. 2. Định luật Ohm cho đoạn mạch chứa máy thu điện Ep,r R UAB = E + I. (R +r) . A B Đối với máy thu, dòng điện đi vào cực dương và đi ra từ cực âm. 3. Công thức định luật Ôm tổng quát cho đoạn mạch chứa nguồn và mày thu. UAB =  E I.(RAB+r). Trong đó: + Lấy (+ I) khi dòng điện đi từ A đến B. + Lấy (- I) khi dòng điện đi từ B đến A. + Lấy (+  E ) khi A nối với cực dương. + Lấy (-  E ) khi A nối với cực âm. 4. Ghép nguồn điện thành bộ a. Mắc nối tiếp: E1,r1 E2,r2 E3,r3 En,rn - Suất điện động bộ nguồn: Eb = E1 + E2 + E3 + . + En - Điện trở trong bộ nguồn: r = r + r + r + . + r b 1 2 3 n E ,r chú ý: Nếu có n nguồn giống nhau. b b Eb = nE r = n.r b E1,r1 E ,r b. Mắc xung đối: 2 2 Eb E1 E2 E1,r1 E2,r2 rb r1 r2 - Nếu E1 > E2 thì E1 là nguồn phát và ngược lại. c. Mắc song song ( các nguồn giống nhau). - Suất điện động bộ nguồn: Eb = E. E,r r - Điện trở trong bộ nguồn: rb = . n d. Mắc hỗn hợp đối xứng (các nguồn giống nhau). E,r n Trường THPT E,r
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Gọi: m là số nguồn trong một dãy. n là số dãy. - Suất điện động bộ nguồn : E =m.E. b E,r E,r m.r - Điện trở trong bộ nguồn : rb = . n n * Tổng số nguồn trong bộ nguồn: E,r E,r N = n.m. * Cường độ dòng điện trong mạch sẽ là: NE E,r E,r I = m.r nR m B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP 1. Phương pháp giải bài tập định luật Ôm đối với đoạn mạch - Xác định chiều dòng điện trong đoạn mạch (hay chọn chiều ). - Xác định điện trở tương đương của đoạn mạch RAB. - Vận dụng định luật Ôm tổng quát đối với đoạn mạch: UAB =  E I.(RAB+r). Trong đó: + Lấy (+ I) khi dòng điện đi từ A đến B. + Lấy (- I) khi dòng điện đi từ B đến A. + Lấy (+  E ) khi A nối với cực dương. + Lấy (-  E ) khi A nối với cực âm. - Tìm các đại lượng theo yêu cầu bài toán. 2. Phương pháp giải bài tập về định luật Ôm toàn mạch - Xác định bộ nguồn (mắc nối tiếp, song song hay hỗn hợp) để tìm E b, rb theo các phương pháp đã biết. - Xác định mạch ngoài gồm các điện trở được mắc nối tiếp hay song song để tìm Rtđ theo các phương pháp đã biết. E - Vận dụng định luật Ôm đối với toàn mạch: I = b . Rtd rb - Tìm các đại lượng theo yêu cầu bài toán. C.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài 1: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Trong đó, E1 = 8V, r1 = 1,2 , E2 = 4V, r2 = 0,4 , E ,r 1 1 E2,r2 R = 28,4 . Hiệu điện thế UAB = 6V. C R a. Tính cường độ dòng điện trong mạch và chiều của nó. A B b. Tính hiệu điện thế UAC và UCB. Hướng dẫn: a. Giả sử dòng điện trong mạch có chiều từ A đến B. 1 - Áp dụng định luật Ôm ta được: UAB = - E1 + E2 + I.(R + r1 + r2) hay I = A . 3 - Vì I > 0 nên dòng điện trong mạch có chiều tờ A đến B. b. Hiệu điện thế UAC Ta có: UAC = - E1 + r1.I = - 7,6 V. Hiệu điện thế UCB Ta có: UCB = E2 + I.r2 = 13,6 V. Trường THPT R1 R3 R5 A B R2 R4
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ: Biết, E = 1,5 V, r = 0,25 , R1 = 12 , R2 = 1 , R3 = 8 , R4 = 4 . Cường độ dòng điện qua R1 0,24 . a. Tính suất điện động và điện trở trong bộ nguồn. b. Tính UAB và cường độ dòng điện qua mạch chính. c. Tính R5. Hướng dẫn: ĐS: a. 6 V, 0,5  ; b. 4,8 V, 1,2A; c. 0,5 . Bài 3: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết, E = 1,5 V, r = 1 , R = 6 . Tính cường độ dòng điện qua mạch chính. R ĐS: 0,75A. Bài 4: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Mỗi nguồn có: E = 2V, r = 0,4 . Các điện trở, R1 = 30 , R2 = 20 , R3 = 10 . Xác định chiều dòng độ lớn dòng điện qua R . 3 R Hướng dẫn: 1 R2 EAB = E = 2V. rab = 0,2 . R3 C ECD = 3E = 6V A B D rCD = 3r = 1,2A. Vì ECD > EAB nên dòng điện qua R3 từ C đến B. Vậy:I = 0,17A. E1,r1 Bài 5: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết, E1 = 20V, r1 = 4 , E2 = 12V, r2 = 2 . M N E2,r2 R1 = 2 ,R2 = 3 , C = 5C . R1 R2 Tính các dòng điện trong mạch và điện tích của tụ C. Hướng dẫn: C - Giả sử dòng điện có chiều như hình vẽ: UNM E1 E1 UMN I1 r1 r1 U E E U Ta có: I NM 2 2 MN 2 r 2 r2 UMN I3 R1 R2 Tại M ta có; I3 = I1 + I2. U E1 U E2 U Gọi UMN = U ta có: R1 R2 r1 r2 Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Giải phương trình này ta được U = 11,58V. Suy ra : I1 = 2,1A I2 = 0,2A I3 = 2,3A. - Vậy chiều dòng điện là đúng với chiều thật của đã chọn. UR2 = I3.R2 = 6,9V. - Điện tích của tụ C là: Q = C.UR2 = 5. 6,9 = 34,5C . Bài 6: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: Biết, E1 = E2 = E3 = 3V, r1 = r2 = r3 = 1 . R1 = R2 = R3 = 5 , R4 = 10 . Tính: a. suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn. E1,rE1 2,r2E3,r3 b. Hiệu điện thế giữa P và Q. Hướng dẫn: R1 R2 Ta có: E1 nối tiếp E3 và mắc xung đối với E2. P Vậy Eb = E1 + E3 – E2 = 9V và dòng điện có chiều như mạch. - Điện trở của bộ nguồn: rb = r1 + r2 + r3 = 3 . A B - Điện trở tương đương của mạch ngoài: R3 Q R4 R12 .R34 Rtđ = 6 . R12 R34 - Cường độ dòng điện trong mạch chính: E I = b 1A. Rtd rb - Hiệu điện thế giữa A và B. UAB = I.RAB = 6V. UAB I12 0,6A R12 UAB I34 0,4A. R34 - Hiệu điện thế giữa P và Q. UPQ = UPA + UAQ = - I12.R1 + I34.R3 = - 1V. Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH CHỦ ĐỀ 4: ĐIỆN NĂNG. CÔNG SUẤT ĐIỆN ĐỊNH LUẬT JUN-LEN- XƠ A.TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Công và công suất của dòng điện a. Công của dòng điện hay điện năng tiêu thụ của đoạn mạch được tính: A = U.q = U.I.t Trong đó: U (V) là hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch I (A) cường độ dòng điện qua mạch t (s) thời gian dòng điện chạy qua mạch Chú ý: 1KWh = 3600.000 J. b. Công suất điện - Công suất điện của một đoạn mạch là công suất tiêu thụ điện năng của đoạn mạch đó. P = A = U.I (W) t c Định luật Jun-len-xơ (nhiệt lượng tỏa ra trên vật dẫn) Q = R.I2.t 2. Công và công suất của nguồn điện a. Công của nguồn điện - Công của nguồn điện là công của dòng điện chạy trong toàn mạch. Biểu thức: Ang = q. E = E.I.t. b. Công suất của nguồn điện - Công suất của nguồn điện bằng công suất tiêu thụ của toàn mạch. A Png = = E.I t 3. Công và công suất của các dụng cụ chỉ tỏa nhiệt U 2 a. Công: A = U.I.t = RI2.t = .t R 2 b. Công suất : P = U.I = R.I2 = U . R 4. Hiệu suất nguồn điện A U R H = coùích N N A E RN r B. CÁC DẠNG BÀI TẬP Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Dạng 1 : Xác định điện trở để công suất tiêu thụ mạch ngoài đạt giá trị lớn nhất. 2 2 2 E E - Công suất mạch ngoài : P = RN.I = RN. R r 2 N r RN R N r Để P = PMax thì RN nhỏ nhất. R N r Theo BĐT Cô-si thì : RN 2.r R N r Dấu “=” xảy ra khi RN RN r RN E2 Khi đó: P = PMax = 4.r Dạng 2: Bài toán về mạch điện có bóng đèn. - Trên bóng đèn thường ghi HĐT định mức và công suất định mức của bóng đèn. PÑ - Tính cường độ định mức của đèn: IÑ UÑ 2 UÑ - Điện trở định mức của đèn: RÑ PÑ + Nếu I IĐ: đèn sáng hơn bình thường (U > UĐ). * Trường hợp để đèn sáng bình thường thì ta thêm giả thuyết: Ithöïc IÑ vaø Uthöïc UÑ C. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một nguồn điện có suất điện động E = 6 V, điện trở trong r = 2  , mạch ngoài có điện trở R. a. Tính R để công suất tiêu thụ mạch ngoài là 4W. b. Với giá trị nào của R thì công suất tiêu thụ mạch ngoài lớn nhất. Tính giá trị đó. Hướng dẫn: 2 2 E a. Công suất tiêu thụ mạch ngoài: P = R.I = R.2 khi P = 4W thì R r 62   4 = R.2 R = 1 và R = 4 . R 2 2 E E2 b. Ta có: : P = R.I2 = R. R r 2 r R R r Để P = PMax thì R nhỏ nhất. R Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH r Theo BĐT Cô-si thì : R 2.r R r Dấu “=” xảy ra khi R RN r 2. R E2 62 E,r Khi đó: P = PMax = = 4,5 W. 4.r 4.2 Bài 2: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: R1 Biết, E = 15V, r = 1 ,, R1 = 2 , R là biến trở. Tìm R để công suất tiêu thụ trên R là cực đại. Tính giá trị cực đại khi đó. R Hướng dẫn: U 2 Ta có: PR = R E R1.R 30R Mặt khác: UR = I.RN = . . R .R R R 3R 2 1 r 1 R1 R 900R2 900 Vậy: PR = 2 2 3R 2 .R 2 3 R R 2 2 2 Theo BĐT Cô-si, ta có : 3 R 2 6 , dấu « = » xảy ra khi : 3 R hay R =  . R R 3 900 Vậy : PRMax = 2 37,5W. 2 6 Bài 3: Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: E,r Biết. E = 16 V, r = 2 , R1 = 3 , R2 = 9 . Đ1 và Đ2 là 2 đèn giống nhau. Vôn kế chỉ 3V, điện trở E,r Vôn kế rất lớn. a. Tìm điện trở mỗi đèn. R2 b. Hai đèn sáng như thế nào biết công suất định mức Đ1 của mỗi đèn là 6W. c. Thay vôn kế bằng 1 ampe kế có Ra = 0. tính cường R1 Đ2 độ dòng điện qua ampe kế. Hướng dẫn : a. Suất điện động và điện trở trong của bộ nguồn : V r Eb = E = 16V và rb = 1 2 - Cường độ dòng điện qua mạch chính : E 16 I b R R R r R 1 D12 2 b 13 D 2 Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH UV 3 Mặt khác, ta có : I RĐ = 6 . RD12 RD 2 b. Hiệu điện thế định mức của mỗi đèn : Uđm = Pdm .RD 6.6 6V . Mà UV = 3V Iđ nên đèn sáng không bình thường. b. Có 2 cách mắc: * Khi Rx mắc nối tiếp vào mạch E Ta có: I = Iñ 1A Rx 2 Rñ Rx r - Công suất trên Rx là: Px = I2.Rx = 2W. * Khi Rx mắc song song vào mạch Ta có: để đèn sáng bình thường thì Uđ = U = 6V E U - Cường độ dòng điện qua mạch chính là: I = 1,5A I 1,5 1 0,5A. r x U Khi đó: Rx = 12 . I x 2 2 Công suất trên Rx là: Px = Ix . Rx = 0,5 .12 = 3W. Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH Bài 6 : Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ : Biết, E = 6V, r = 2 , R1 = 6 , R2 = 12 , R3 = 4 . a. Tính cường độ dòng điện chạy qua R1. b. Tính công suất tiêu thụ điện năng trên R3. c. Tính công của nguồn sản ra trong 5 phút. R2 Hướng dẫn: R3 R a. Điện trở tương đương của mạch ngoài là: R = 8 . 1 - Cường độ dòng điện qua mạch chính: I = 0,6A. - Cường độ dòng điện chạy qua R1 là: I1 = 0,4A. b. Công suất tiêu thụ điện năng trên R3 là: P3 = 1,44W. E,r c.Công của nguồn điện sản ra ttrong 5 phút: A = 1080 J. Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH CHƯƠNG III: DÒNG ĐIỆN TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1.Dòng điện trong kim loại - Bản chất dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron ngược chiều điện trường. - Điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ: ρ = ρ0[1 + α(t – t0)]. α: hệ số nhiệt điện trở (K-1). ρ0 : điện trở suất của vật liệu tại nhiệt độ t0. - Suất điện động của cặp nhiệt điện: E = αT(T1 – T2). Trong đó T1 – T2 là hiệu nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh; α T là hệ số nhiệt điện động. - Hiện tượng siêu dẫn: Là hiện tượng điện trở suất của vật liệu giảm đột ngột xuống bằng 0 khi khi nhiệt độ của vật liệu giảm xuống thấp hơn một giá trị T c nhất định. Giá trị này phụ thuộc vào bản thân vật liệu. 2. Dòng điện trong chất điện phân - Trong dung dịch, các axit, ba zơ, muối bị phân li thành ion. - Dòng điện trong chất điện phân là dòng chuyển dời có hướng của các ion trong điện trường theo hai hướng ngược nhau. - Hiện tượng gốc axit trong dung dịch điện phân tác dụng với cực dương tạo thành chất điện phân tan trong dung dịch và cực dương bị mòn đi gọi là hiện tượng dương cực tan. - Các định luật Faraday: (chỉ đúng trong trường hợp điện phân dương cực tan). + Định luật Faraday thứ nhất: Khối lượng vật chất được giải phóng ở điện cực của bình điện phân tỉ lệ thuận với điện lượng chạy qua bình đó. m = kq Trong đó, k là đương lượng điện hoá của chất giải phóng điện cực. + Định luật Faraday thứ hai: Đương lượng điện hoá k của một nguyên tố tỉ lệ với đương lượng gam A của nguyên tố đó. Hệ số tỉ lệ là 1 , trong đó F được gọi là số Faraday. n F k= .1 A F n Kết hợp hai định luật Faraday ta thiết lập được công thức tính khối lượng chất điện phân giải phóng ở điện cực: m = .1 AIt F n Lưu ý: + m(kg) = 1 . A It 9,65.107 n + m(g) = . It1 A F = 96.500C/mol. 9,65.104 n Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH 3. Dòng điện trong chất khí - Trong điều kiện thường thì chất khí không dẫn điện. Chất khí chỉ dẫn điện khi trong lòng nó có sự ion hóa các phân tử. - Dòng điện trong chất khí là dòng chuyển dời có hướng của các ion dương, ion âm và các electron do chất khí bị ion hóa sinh ra. - Khi dùng nguồn điện gây hiệu điện thế lớn thì xuất hiện hiện tượng nhân hạt tải điện trong lòng chất khí. - Quá trình phóng điện vẫn tiếp tục được quy trì khi không còn tác nhân ion hóa chất khí từ bên ngoài gọi là quá trình phóng điện tự lực. - Hồ quang điện là quá trình phóng điện tự lực hình thành dòng điện qua chất khí có thể giữ được nhiệt độ cao của catod để nó phát được eletron bằng hiện tượng phát xạ nhiệt điện tử. 4. Dòng điện trong chân không - Là dòng chuyển động ngược chiều điện trường của các electron bứt ra từ điện cực. - Diot chân không chỉ cho dòng điện đi qua theo một chiều, nó gọi là đặc tính chỉnh lưu. - Dòng electron được tăng tốc và đổi hướng bằng điện trường và từ trường và nó được ứng dụng ở đèn hình tia catot (CRT). 5. Dòng điện trong chất bán dẫn - Một số chất ở phân nhóm chính nhóm 4 như Si, Ge trong những điều kiện khác nhau có thể dẫn điện hoặc không dẫn điện, gọi là bán dẫn. - Bán dẫn dẫn điện hằng hai loại hạt tải là electron và lỗ trống. -Ở bán dẫn tinh khiết, mật độ electron bằng mật độ lỗ trống. Ở bán dẫn loại p, mật độ lỗ trống rất lớn hơn mật độ electron. Ở bán dẫn loại n, mật độ electron rất lớn hơn mật độ lỗ trống. - Lớp tiếp xúc n – p có đặc điểm cho dòng điện đi theo một chiều từ p sang n. Đây gọi là đặc tính chỉnh lưu. Đặc tính này được dùng để chế tạo diot bán dẫn. - Bán dẫn còn được dùng chế tạo transistor có đặc tính khuyếch đại dòng điện. B . BÀI TOÁN VỀ HIỆN TƯỢNG ĐIỆN PHÂN Phương pháp: sử dụng các định luật Farađây về hiện tượng điện phân * Định luật Farađây I: m = kq = k.I.t Trong đó, k (Kg/C) là đương lượng điện hoá của chất giải phóng điện cực. * Định luật Farađây II: m = .1 AIt F n Trong đó: F = 96500 Kg/C. m (g) khối lượng giải phóng ở điện cực I (A) cường độ dòng điện qua bình điện phân t (s) thời g ian dòng điện qua bình điện phân A: nguyên tử lượng ( khối lượng mol) n: hóa trị của chất thoát ra ở điện cực Chú ý: 1.Khi bài toán yêu cầu tìm cường độ dòng điện qua bình điện phân thì lưu ý: + Nếu bình điện phân có hiện tượng dương cực tan thì xem như điện trở thuần. + Nếu bình điện phân không có hiện tượng dương cực tan thì xem như là may thu và áp dụng định luật Ôm trong trường hợp có máy thu. Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH 2. Trong trường hợp chất giải phóng ở điện cực là chất khí thì ta vẫn áp dụng công thức trên để tìm khối lượng của khí thoát ra và từ đó tìm thể tích ( ở điều kiện chuẩn 1mol khí chiếm thế tích 22400cm3). C. BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Một tấm kim loại được đem mạ niken bằng phương pháp điện phân. Biết diện tích bề mặt kim loại là 40cm2, cường độ dòng điện qua bình là 2A, niken có khối lượng riêng D = 8,9.103kg/m3, A =58, n=2. Tính chiều dày của lớp niken trên tấm kinh loại sau khi điện phân 30 phút. Coi niken bám đều lên bề mặt tấm kim loại. Hướng dẫn: Sử dụng công thức: m = .1 AIt F n V m A.I.t - Chiều dày của lớp mạ được tính: d = 0,03mm. S S.D F.n.S.D Bài 2: Điện phân dung dịch H 2SO4 với các điện cực platin, ta thu được khi hidro và ôxi ở điện cực. Tính thể tích khí thu được ở mỗi điện cực (ở điều kiện tiêu chuẩn) nếu dòng điện qua bình điện phân có cường độ I = 5A và trong thời gian t = 32 phút 10 giây. Hướng dẫn: - Khối lượng Hiđrô thu được ở catot: 1 A1 m1 = . It = 0,1 g. F n1 - Thể tích Hiđrô thu được ở catot: 0,1 3 V1 = .22400 1200 cm . 2 - Khối lượng ôxi thu được là: 1 A2 m2 = . It = 0,8 g. F n2 - Thể tích ô xi thu được là: 0,8 3 V2 = .22400 560cm . 32 Bài 3: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Trong ñoù boä nguoàn coù 10 nguoàn gioáng nhau moãi nguoàn coù suaát ñieän ñoäng  = 4V vaø ñieän trôû trong r = 0,2 maéc thaønh 2 daõy, moãi daõy coù 5 nguoàn. Ñeøn Ñ coù ghi (6V - 18W). Caùc ñieän trôû R1 = 5 ; R2 = 2,9 ; R3 = 3 ; RB = 5 vaø laø bình ñieän phaân ñöïng dung dòch Zn(NO3)2 coù cöïc döông baèng Zn. Ñieän trôû cuûa daây noái khoâng ñaùng keå. Tính : a) Cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy trong maïch chính. b) Löôïng Zn giaûi phoùng ra ôû cöïc aâm cuûa bình aâm ñieän phaân trong thôøi gian 2 giôø 8 phuùt 40 giaây. Bieát Zn coù hoùa trò 2 vaø coù nguyeân töû löôïng 65. c) Hieäu ñieän theá giöõa hai ñieåm A vaø M. Bài 4: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Trong ñoù ñeøn Ñ coù ghi (6V - 6W) ; R1 = 3 ; R2 = R4 = 2 ; R3 = 6  ; RB = 4 vaø laø bình ñieän phaân ñöïng dung dòch CuSO4 coù cöïc döông baèng Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH ñoàng ; boä nguoàn goàm 5 nguoàn gioáng nhau moãi caùi coù suaát ñieän ñoäng  coù ñieän trôû trong r = 0,2 maéc noái tieáp. Bieát ñeøn Ñ saùng bình thöôøng. Tính : a) Suaát ñieän ñoäng  cuûa moãi nguoàn ñieän. b) Löôïng ñoàng giaûi phoùng ôû cöïc aâm cuûa bình ñieän phaân sau thôøi gian 32 phuùt 10 giaây. c) Bieát ñoàng coù hoùa trò 2 vaø coù nguyeân töû löôïng 64. d) Hieäu ñieän theá giöõa hai ñieåm A vaø N. Bài 5: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Trong ñoù boä nguoàn coù 10 nguoàn gioáng nhau, moãi nguoàn coù suaát ñieän ñoäng  = 3,6V, ñieän trôû trong r = 0,8 maéc thaønh 2 daõy, moãi daõy coù 5 nguoàn. Ñeøn Ñ coù ghi (6V - 3W). Caùc ñieän trôû R1 = 4 ; R2 = 3 ; R3 = 8 ; RB = 2 vaø laø bình ñieän phaân ñöïng dung dòch CuSO4 coù cöïc döông baèng Cu. Ñieän trôû cuûa daây noái vaø ampe keá khoâng ñaùng keå, cuûa voân keá raát lôùn. a) Xaùc ñònh soá chæ cuûa ampe keá vaø voân keá. b) Tính löôïng Cu giaûi phoùng ra ôû cöïc aâm cuûa bình aâm ñieän phaân trong thôøi gian 32 phuùt 10 giaây. Bieát Cu coù hoùa trò 2 vaø coù nguyeân töû löôïng 64. c) Cho bieát ñeøn Ñ coù saùng bình thöôøng khoâng ? Taïi sao ? E,r Bài 6: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Nguồn có coù suaát ñieän ñoäng  = 24V, r = 1, điện dung tụ C = 4 F đ. Ñeøn Ñ coù ghi (6V - 6W). Caùc ñieän trôû R = 6 ; 1 C M Đ R2 = 4 ;Rp = 2 vaø laø bình ñieän phaân ñöïng dung dòch CuSO coù cöïc döông baèng Cu. 4 R1 a. Tính điện trở tương đương của đoạn mạch. A Rp R2 B b. Tính löôïng Cu giaûi phoùng ra ôû cöïc aâm cuûa bình aâm ñieän N phaân trong thôøi gian 16 phuùt 5 giaây. Bieát Cu coù hoùa trò 2 vaø coù nguyeân töû löôïng 64. c. Tính điện tích trên tụ C. Maiccơn Farađây (1791 – 1867) Chừng nào loài người còn cần sử dụng điện, thì chừng đó mọi người còn ghi nhớ công lao của Mai cơn Farađây Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH BÀI TẬP TỔNG HỢP CHƯƠNG I+ II + III. Bài 1: Cho maïch ñieän nhö hình veõ. Trong ñoù boä nguoàn coù 8 nguoàn gioáng nhau, moãi nguoàn coù suaát ñieän ñoäng e = 1,5V, ñieän trôû trong r = 0,5, maéc thaønh 2 nhaùnh, moãi nhaùnh coù 4 nguoàn maéc noái tieáp. Ñeøn Ñ coù ghi (3V – 3W) ; R1 = R2 = 3 ; R3 = 2 ; R4 = 1 . Tính : a) Cöôøng ñoä doøng ñieän chaïy trong maïch chính vaø qua töøng ñieän trôû. b) Hieäu ñieän theá giöõa hai ñieåm M vaø N. c) Haõy cho bieát ñeøn Ñ coù saùng bình thöôøng hay khoâng? Taïi sao? Bài 2: Cho mạch điện như hình vẽ . E1 E2 R1 R3 R2 E1 = E2 = 12 V ; r1 = r2 = 4Ω ; R1 = 12 Ω ; R2 = 24Ω ; R3 = 8 Ω a)Tính Eb và rb của bộ nguồn. b)Tính cường độ dòng điện qua R1. c)Tính công suất tiêu thụ của điện trở R3 . Hướng dẫn a ) E b = E1 = E2 = 12 V r1 r2 4 r b = 2 2 2 2 Trường THPT
Tài liệu dạy thêm Vật Lý 11 – Ban cơ bản NGUYỄN ĐÌNH THÀNH R1R2 b). ( R1 // R2 ) nt R3 ==> R tđ = R3 = 8 + 8 = 16 Ω R1 R2 Eb 12 2 I12 I 3 A rb Rtđ 2 16 3 2 16 U I R 8 V 12 12 12 3 3 R1 // R2 ==> U1 = U2 = U12 U 16 / 3 I 1 0,44 A 1 R 12 c ) 2 2 c). P = R3I3 = 8(2/3) = 3,56 W Bài 3: T¹i A trong kh«ng khÝ ®Æt ®iÖn tÝch Q = 3.10-4C a. T¹i B c¸ch A 1cm trong kh«ng khÝ ®Æt ®iÖn tÝch q =-5.10-6C. X¸c ®Þnh vect¬ lùc t¸c dông lªn ®iÖn tÝch q. b. X¸c ®Þnh vect¬ E t¹i B. c. X¸c ®Þnh vÐc t¬ cêng ®é ®iÖn trêng t¹i C c¸ch ®Òu A, B kho¶ng 1cm. Bài 4: Cho m¹ch ®iÖn nh h×nh vÏ BiÕt E1=2V; E2=8V; r1= r2= 0,5; R1= 10; R2= 9 R1 R2 a. TÝnh Eb vµ rb, x¸c ®Þnh dßng ®iÖn trong m¹ch vµ dßng ®iÖn qua R1;R2. b. TÝnh nhiÖt lîng táa ra ë ®iÖn trë R1;R2 vµ cña m¹ch ngoµi E E r trong 3s. 1 2 2 c. X¸c ®Þnh hiÖu ®iÖn thÕ ë hai ®Çu m¹ch ngoµi vµ ë mçi cùc r1 cña nguån ®iÖn. d. X¸c ®Þnh c«ng suÊt vµ hiÖu suÊt cña bé nguån ®iÖn. Bài 5: Cho mạch điện như hình: E, r E = 13,5V, r = 1 ; R1 = 3 ; R3 = R4 = 4. Bình điện phân đựng dung dịch CuSO4, anốt bằng đồng, có điện trở R2 = 4. R1 Hãy tính : M N a) Điện trở tương đương R MN của mạch ngoài, cường độ R3 dòng điện qua nguồn, qua bình điện phân. b) Khối lượng đồng thoát ra ở catốt sau thời gian t = 3 R4 phút 13 giây. Cho Cu = 64, n =2. R2 c) Công suất của nguồn và công suất tiêu thụ ở mạch ngoài. ĐS : a) RMN = 2 ; I = 4,5A ; Ib = 1,5A ; b) m = 0,096g ; c) PE = 60,75W ; PN = 40,5W. 1 -8 Bài 6: Cho hai điện tích điểm Q 1 = - Q2 = - 3.10 C, đặt tại hai điểm A, B trong không 2 khí caùch nhau một khoảng AB = 6 (cm). Xaùc ñònh cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích ñoù gaây ra taïi trung ñieåm M cuûa ñoaïn thaúng AB vaø löïc taùc duïng leân ñieän tích -6 ñieåm Q3 = 4.10 C ñaët taïi M. Trường THPT