Xem toàn bộ tài liệu Lớp 11: tại đây
Giải Bài Tập Vật Lí 11 – Bài 6: Tụ điện giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí: C1 trang 30 sgk: Sau khi tích điện cho tụ điện, nếu nối hai bản bằng một dây dẫn thì sẽ xảy ra hiện tượng gì? Trả lời: Sau khi tích điện cho tụ điện, nếu nối hai bản bằng một dây dẫn thì các electron sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện từ bản này qua bản kia qua dây dẫn. Do đó, điện tích trên hai bản mất dần đi và hai bản trở nên trung hòa về điện (hiện tượng nhiễm điện do tiếp xúc).
Bài 1 (trang 33 SGK Vật Lý 11) Tụ điện là gì? Tụ điện phẳng có cấu tạo như thế nào?Lời giải: • Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Nó dùng để tích điện. • Nhiệm vụ: tích và phóng điện trong mạch điện. • Tụ điện phẳng: cấu tạo gồm hai bản kim loại phẳng đặt song song với nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp điện môi. • Ký hiệu tụ điện trong mạch điện : C
Bài 2 (trang 33 SGK Vật Lý 11) Làm thế nào để tích điện cho tụ điện? Người ta gọi điện tích của tụ điện là điện tích của bản nào?Lời giải: • Để tích điện cho tụ, người ta nối hai bản tụ với hai cực của nguồn điện. Bản nối với cực dương sẽ tích điện dương, bản nối với cực âm sẽ tích điện âm. Điện tích của hai bản có độ lớn bằng nhau nhưng trái dấu. • Người ta gọi điện tích của bản dương là điện tích của tụ điện.
Bài 3 (trang 33 SGK Vật Lý 11) Điện dung của tụ điện là gì?Lời giải: Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện ở một hiệu điện thế nhất định, được xác định bằng thương số của điện tích của tụ điện với hiệu điện thế giữa hai bản của nó.  Bài 4 (trang 33 SGK Vật Lý 11): Năng lượng của một tụ điện tích điện là dạng năng lượng gì?Lời giải: Khi tụ điện tích điện, giữa hai bản tụ tồn tại một điện trường ⇒ Năng lượng của một tụ điện tích điện là năng lượng điện trường.
Bài 5 (trang 33 SGK Vật Lý 11) Gọi Q, C và U là điện tích, điện dung và hiệu điện thế giữa hai bản của một tụ điện. Phát biểu nào dưới đây là đúng?A.C tỉ lệ thuận với Q B.C tỉ lệ nghịch với U C.C phụ thuộc vào Q và U D.C không phụ thuộc vào Q và U.
Hãy lựa chọn câu phát biểu đúng. Lời giải: Điện dung của tụ điện được tính bởi công thức : ⇒ C chỉ phụ thuộc vào cấu tạo của tụ điện, không phụ thuộc vào Q và U ⇒ Câu D đúng. Đán án: D
Bài 6 (trang 33 SGK Vật Lý 11) Trong trường hợp nào dưới đây, ta không có một tụ điện?Giữa hai bản kim loại là một lớp A. Mica B. Nhựa pôliêtilen C.Giấy tẩm dung dịch muối ăn D. Giấy tẩm parafin. Lời giải: Vì dung dịch muối ăn là chất dẫn điện nên trường hợp C không phải là tụ điện. Đáp án: C
Bài 7 (trang 33 SGK Vật Lý 11): Trên vỏ một tụ điện có ghi 20μF-200V. Nối hai bản của tụ điện với một hiệu điện thế 120V.a) Tính điện tích của tụ điện. b) Tính điện tích tối đa mà tụ điện tích được. Lời giải: a) Trên vỏ một tụ điện có ghi 20 μF – 200 V → C = 20 μF = 20.10-6 F, Umax = 200V Khi nối hai bản của tụ điện với hiệu điện thế 120V thì tụ sẽ tích điện là: Q = C.U = 20.10-6.120 = 2400.10-6 C = 2400 μC b) Điện tích tối đa mà tụ tích được (khi nối hai đầu tụ vào hiệu điện thế 200V): Qmax = C.Umax = 20.10-6.200 = 4.10-3 C = 4000 μC Đáp án: a) Q = 24.10-4C; b) Qmax = 4.10-3 C
Bài 8 (trang 33 SGK Vật Lý 11): Tích điện cho một tụ điện có điện dung 20 μF dưới hiệu điện thế 60V. Sau đó cắt tụ điện ra khỏi nguồn.a) Tính điện tích q của bản tụ. b) Tính công mà điện trường trong tụ điện sinh ra khi phóng điện tích Δq = 0,001q từ bản dương sang bản âm. c) Xét lúc điện tích của tụ chỉ còn bằng q/2 . Tính công mà điện trường trong tụ sinh ra khi phóng điện tích Δq như trên từ bản dương sang bản âm lúc đó. Lời giải: a) Điện tích của tụ điện : q = C.U = 20.10-6.60 = 12.10-14C b) Khi trong tụ phóng điện tích Δq = 0,001q từ bản dương sang bản âm, điện trường bên trong tụ điện đã thực hiện công là: A = Δq.U = 0,001. 12.10-4 . 60 = 72.10-6J c) Điện tích tụ q’ = q/2 = 6.10-4C. Khi có lượng điện tích Δq’ = 0,001q’ phóng từ bản dương sang bản âm thì điện trường đã thực hiện một công: A’= Δq’.U = 0,001. 6.10-4.60 = 36.10-6J Đáp án:a) q = 12.10-4C ; b)A = 72.10-6J ; c)A’= 36.10-6J
Vận dụng công thức: - Điện dung của tụ điện: - Năng lượng của tụ điện: Quảng cáo Ví dụ 1: Đặt vào hai đầu tụ điện một hiệu điện thế 10V thì tụ tích được một điện lượng là 20.10-9 C. Điện dung của tụ là: Hướng dẫn: Ta có: Ví dụ 2: Để tụ tích một điện lượng 10 nC thì đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế là 2V. Để tụ đó tích được một điện lượng là 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế: Hướng dẫn: Ta có điện dung của tụ là Để tụ đó tích được một điện lượng là 2,5 nC thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế: Ví dụ 3: Một tụ điện được tích điện bằng một hiệu điện thế là 10V thì năng lượng của tụ là 10mJ. Nếu muốn năng lượng của tụ là 22,5mJ thì phải đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế: Quảng cáo Hướng dẫn: Điện dung của tụ là Nếu muốn W = 22,5.10-3 J thì Ví dụ 4: Một tụ điện có điện dung C1 = 0,2 μF khoảng cách giữa hai bản là d1 = 5 cm được nạp điện đến hiệu điện thế U = 100 V. a) Tính năng lượng của tụ điện. b) Ngắt tụ ra khỏi nguồn điện. Tính độ biến thiên năng lượng của tụ khi dịch 2 bản lại gần còn cách nhau d2 = 1 cm. Hướng dẫn: a) Năng lượng của tụ điện: b) Điện dung của tụ điện: + Điện dung của tụ điện lúc sau: + Điện tích của tụ lúc đầu: Q1 = C1U1 = 0,2.10-6.100 = 2.10-5 C + Vì ngắt tụ ra khỏi nguồn nên điện tích không đổi, do đó: Q2 = Q1 + Năng lượng lúc sau: + Độ biến thiên năng lượng: ΔW = W2 – W1 = -8.10-4 J < 0 ⇒ năng lượng giảm Quảng cáo Ví dụ 5: Tụ phẳng không khí d = 1,5cm nối với nguồn U = 39kV (không đổi). a) Tụ có hư không nếu biết điện trường giới hạn của không khí là 30kV/cm? b) Sau đó đặt tấm thủy tinh có ε = 7, l = 0,3cm và điện trường giới hạn 100kV/cm vào khoảng giữa, song song 2 bản. Tụ có hư không? Hướng dẫn: – Điện trường giữa hai bản tụ là: a) Trường hợp điện trường giới hạn bằng 30 kV/cm: Vì E < Egh nên tụ không bị hư. b) Trường hợp điện trường giới hạn bằng 100 kV/cm: Khi có tấm thủy tinh, điện dung của tụ tăng lên, điện tích ở các bản tụ tăng lên làm cho điện trường trong khoảng không khí cũng tăng lên. Gọi E1 là cường độ điện trường trong phần không khí; E2 là cường độ điện trường trong phần thủy tinh. Ta có: U = E1(d – l) + E2l và Vì E1 > Egh = 30 kV/cm nên không khí bị đâm xuyên và trở nên dẫn điện, khi đó hiệu điện thế U của nguồn đặt trực tiếp vào tấm thủy tinh, điện trường trong tấm thủy tinh là: Bài 1: Một tụ điện có điện dung 2μF. Khi đặt một hiệu điện thế 4V vào hai bản tụ thì tụ điện tích được điện lượng bằng bao nhiêu?
Ta có: Q = CU = 2.10-6.4 = 8.10-6 C Bài 2: Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 4V thì tụ tích được điện lượng là 2μ C. Nếu đặt vào hai đầu tụ một hiệu điện thế 10V thì tụ tích được điện lượng bằng bao nhiêu?
Ta có: Bài 3: Hai đầu tụ có điện dung là 20 μF thì hiệu điện thế là 5V thì năng lượng tích được bằng bao nhiêu?
Năng lượng tích được là Bài 4: Giữa hai bản tụ phẳng cách nhau 1 cm có một hiệu điện thế 10V. Cường độ điện trường trong lòng tụ bằng bao nhiêu?
Ta có: Bài 5: Một tụ điện có điện dung 5.10-6 F. Điện tích của tụ điện bằng 86 μC. Hiệu điện thế trên hai bản tụ điện bằng bao nhiêu?
Ta có: Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 11 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack
Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.
Nhóm học tập facebook miễn phí cho teen 2k5: fb.com/groups/hoctap2k5/ Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn. tu-dien.jsp |
