Giải SBT Vật lí 11 Bài 20 (Kết nối tri thức): Điện thế

Sách bài tập Vật lí 11 Bài 20: Điện thế

Giải SBT Vật lí 11 trang 40

Câu 20.1 trang 40 Sách bài tập Vật Lí 11: Đơn vị của điện thế là:

A. vôn (V).

B. jun (J).

C. vôn trên mét (V/m).

D. oát (W).

Lời giải:

Đáp án đúng là A

Đơn vị của điện thế là vôn (V).

Câu 20.2 trang 40 Sách bài tập Vật Lí 11: Điện thế tại một điểm M trong điện trường bất kì có cường độ điện trường $\overrightarrow{E}$ không phụ thuộc vào

A. vị trí điểm M.

B. cường độ điện trường $\overrightarrow{E}$.

C. điện tích q đặt tại điểm M.

D. vị trí được chọn làm mốc của điện thế.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Điện thế tại một điểm M trong điện trường bất kì có cường độ điện trường $\overrightarrow{E}$ không phụ thuộc vào điện tích q đặt tại điểm M.

Giải SBT Vật lí 11 trang 41

Câu 20.3 trang 41 Sách bài tập Vật Lí 11: Biết điện thế tại điểm M trong điện trường đều trái đất là 120 V. Mốc thế năng điện được chọn tại mặt đất. Electron đặt tại điểm M có thế năng là:

A. -192.10^-19 V.

B. -192.10^-19 J.

C. 192.10^-19 V.

D. 192.10^-19 J.

Lời giải:

Đáp án đúng là B

Thế năng A = qU = -1,6.10^-19.120 = -1,92.10^-17J

Câu 20.4 trang 41 Sách bài tập Vật Lí 11: Khi ta tích điện âm cho một viên bi sắt hình cầu, do các electron cùng mang điện âm nên chúng đẩy nhau và phân bố ở phía ngoài viên bi. Trong lõi viên bi hoàn toàn trung hoà về điện. Với viên bi sắt nhiễm điện âm như vậy thì:

A. Phần lõi có điện thế cao hơn lớp ngoài.

B. Phần lớp ngoài có điện thế cao hơn phần lõi.

C. Điện thế của mọi điểm trong viên bi là như nhau.

D. A và C đều có thể đúng.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Câu 20.5 trang 41 Sách bài tập Vật Lí 11: Tại nơi có điện trường trái đất bằng 115 V/m, người ta đặt hai bản phẳng song song với nhau và song song với mặt đất. Bản thứ nhất cách mặt đất 1 m và được nối với mặt đất bằng một dây đồng. Bản thứ hai cách mặt đất 1,073 m và được tích điện dương. Hiệu điện thế đo được giữa hai bản là 1,5 V. Chọn mặt đất là mốc điện thế, điện thế bản nhiễm điện dương bằng

A. 1,5 V.

B. 8,39 V.

C. 0 V.

D. -8,39 V.

Lời giải:

Đáp án đúng là A

Câu 20.6 trang 41 Sách bài tập Vật Lí 11: Trong điện trường của một điện tích Q cố định, công để dịch chuyển một điện tích q từ vô cùng về điểm M cách Q một khoảng r có giá trị bằng $A_{\infty M}=q\frac{Q}{4\pi {\epsilon }_{0}r}$. M là một điểm cách Q một khoảng 1 m và N là một điểm cách Q một khoảng 2 m.

a) Hãy tính hiệu điện thế U_MN.

b) Áp dụng với Q = 8.10^-10C. Tính công cần thực hiện để dịch chuyển một electron từ M đến N.

Lời giải:

a) $U_{MN}=\frac{A_{MN}}{q}=\frac{A_{M\infty }-A_{N\infty }}{q}=\frac{-q\frac{Q}{4\pi {\epsilon }_0{r}_M}+q\frac{Q}{4\pi {\epsilon }_0{r}_N}}{q}=-\frac{Q}{4\pi {\epsilon }_0.1}+\frac{Q}{4\pi {\epsilon }_0.2}=-\frac{Q}{8\pi {\epsilon }_0}\left(V\right)$

b)

$\begin{array}{c}{A}_{MN}=A_{M\infty }-A_{N\infty }=-A_{\infty M}-\left(-A_{\infty N}\right)=-q\frac{Q}{4\pi {\epsilon }_0{r}_M}-\left(-q\frac{Q}{4\pi {\epsilon }_0{r}_N}\right)\\ =-q\frac{Q}{4\pi {\epsilon }_0.1}+q\frac{Q}{4\pi {\epsilon }_0.2}=-q\frac{Q}{8\pi {\epsilon }_0}=\frac{1,6\cdot {10}^{-29}}{\pi {\epsilon }_0}\left(J\right)\end{array}$

Câu 20.7 trang 41 Sách bài tập Vật Lí 11: Một đám mây dông bị phân thành hai tầng, tầng trên mang điện dương cách xa tầng dưới mang điện âm. Đo bằng thực nghiệm, người ta thấy điện trường trong khoảng giữa hai tầng của đám mây dông đó gần đều, hướng từ trên xuống dưới với E = 830 V/m, khoảng cách giữa hai tầng là 0,7 km, điện tích của tầng phía trên ước tính được bằng Q₁ = 1,24C. Coi điện thế của tầng mây phía dưới là V₁.

a) Hãy tính điện thế của tầng mây phía trên.

b) Ước tính thế năng điện của tầng mây phía trên.

Lời giải:

a) Vận dụng mối liên hệ giữa cường độ điện trường và điện thế $E_M=\frac{V_M-V_N}{\overline{MN}}$, với M là điểm ở tầng mây phía dưới, N là điểm ở tầng mây phía trên, $\overline{MN}$ được tính ngược chiều đường sức điện nên có giá trị âm, ta tính được điện thế của tầng mây phía trên: $V_N=V_2=V_1-Eh=V_1+581000\left(V\right)$

b) Vận dụng mối liên hệ giữa thế năng điện và điện thế W_M = Vq. Ta tính được thế năng điện của tầng mây phía trên: ${\text{W}}_2=\left({\text{V}}_1+581000\right)\cdot 1,24\left(\text{J}\right)$

Giải SBT Vật lí 11 trang 42

Câu 20.8 trang 42 Sách bài tập Vật Lí 11: Tiếp tục đo bằng thực nghiệm tầng mây phía dưới của đám mây dông ở bài 20.7, người ta thấy nó nằm cách mặt đất khoảng 6450 m. Trong khoảng không gian nằm giữa mặt đất và tầng dưới đám mây có điện trường đều hướng thẳng đứng từ dưới lên trên với E = 250 V/m. Điện tích của tầng dưới đám mây ước tính được là Q₂ = -2,03C.

a) Chọn mốc điện thế là mặt đất, hãy ước tính điện thế của tầng phía dưới đám mây dông trên.

b) Tính thế năng điện của tầng dưới đám mây dông đó.

Lời giải:

a) Với chú ý điện trường hướng từ dưới lên trên Hình 20.1G, $\overline{MN}$ được tính ngược chiều đường sức điện nên có giá trị âm, điểm M là điểm ở tầng thấp đám mây, điểm N là điểm trên mặt đất trong công thức $E_M=\frac{V_M-V_N}{\overline{MN}}$. Ta có điện thế của tầng thấp đám mây là: $V_M=V_N+E_M\overline{MN}=0+250.\left(-6450\right)=-1612500\text{V}$

b) Thế năng điện của tầng dưới đám mây dông là:

${\text{W}}_{\text{M}}=\text{Vq}$ = -1612500.(-2,03) = 3273375 J

Câu 20.9 trang 42 Sách bài tập Vật Lí 11: Một viên bi hình cầu bán kính R = 3 cm được đặt cách mặt đất 1,2m. Tích điện dương cho viên bi tới khi mật độ điện tích $\rho =1,{44.10}^{-8}\left(\text{C}/{\text{m}}^3\right)$ được phân bố đều trong viên bi. Thực hiện đo theo phương thẳng đứng từ mặt đất lên viên bi cho thấy cường độ điện trường có phương thẳng đứng, hướng đi xuống mặt đất, độ lớn có giá trị được ghi vào bảng sau:

a) Tính điện tích mà viên bi đã tích được.

b) Hãy ước tính điện thế của viên bi sau khi tích điện.

c) Xác định năng lượng cần dùng để tích điện cho viên bi như trên khi bỏ qua các hao phí.

Lời giải:

a) Q $\approx$ 163.10^-14 C;

b) Áp dụng công thức (20.5 SGK) để tính cho từng đoạn đã đo. Với chú ý mốc tính điện thế tại mặt đất và lấy E là trung bình trong đoạn đo, ta tính được V $\approx$ 317,55 V;

c) W = Vq = 5,176.10^-10 J.

Xem thêm các bài giải SBT Vật Lí lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 19: Thế năng điện

Bài 20: Điện thế

Bài 21: Tụ điện

Bài tập cuối chương 3

Bài 22: Cường độ dòng điện

Bài 23: Điện trở. Định luật Ôm

Lý thuyết Điện thế

I. Điện thế tại một điểm trong điện trường

· Điện thế tại một điểm trong điện trường đặc trưng cho điện trường tại điểm đó về thế năng, được xác định bằng công dịch chuyển một đơn vị điện tích dương từ vô cực về điểm đó: $V=\frac{A}{q}$

· Hiệu điện thế U_MN mà ta đo được chính là giá trị giữa điện thế tại M và điện thế tại N

U_MN = V_M – V_N

· Điện thế và hiệu điện thế đều có chung đơn vị là vôn (V).

II. Mối liên hệ giữa điện thế và cường độ điện trường

Cường độ điện trường tại một điểm M có độ lớn bằng thương của hiệu điện thế giữa hai điểm M và N trên một đoạn nhỏ đường sức chia cho độ dài đại số của đoạn đường sức đó.

$E_{MN}=E_N=E=\frac{U_{MN}}{d_{MN}}=\frac{V_M–V_N}{M}$