Chúng tôi giới thiệu Giải bài tập Vật Lí lớp 11 Bài 2: Thuyết electron - Định luật bảo toàn điện tích chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Thuyết electron - Định luật bảo toàn điện tích lớp 11.
Giải bài tập Vật Lí lớp 11 Bài 2: Thuyết electron - Định luật bảo toàn điện tích
Khi chưa cọ xát thanh thủy tinh và dạ trung hòa về điện.
Khi cọ xát thanh thủy tinh vào dạ, êlectron từ thanh thủy tinh đã chuyển qua cho dạ làm dạ thừa êlectron nên nhiễm điện âm. Còn thanh thủy tinh mất êlectron (thiếu êlectron) nên nhiễm điện dương.
• Chất dẫn điện là chất mà điện tích có thể tự do di chuyển khắp mọi điểm của vật làm bằng chất đó.
• Chất cách điện (hay điện môi) là những chất mà điện tích không di chuyển được từ nơi này sang nơi khác bên trong vật làm bằng chất đó.
Trả lời câu C3 trang 12 SGK Vật lí 11: Chân không là chất dẫn điện hay cách điện? Tại sao?
Đưa quả cầu A nhiễm điện dương lại gần đầu M của thanh kim loại MN trung hòa về điện (hình 2.3). Đầu M nhiễm điện âm, đầu N nhiễm điện dương. Nếu đưa quả cầu A ra xa thì thanh kim loại MN trở lại trạng thái trung hòa về điện.
Giải thích:
Điện tích dương ở quả cầu A sẽ hút các êlectron tự do trong thanh kim loại MN về phía nó. Vì vậy, ở đầu M gần quả cầu A sẽ thừa êlectron nên nhiễm điện âm, còn đầu N thiếu êlectron nên nhiễm điện dương.
Khi đưa quả cầu A ra xa thì không có lực tương tác tĩnh điện nên các điện tích sắp xếp một cách mất trật tự và thanh MN trở về trạng thái trung hòa về điện.
Câu hỏi và bài tập (trang 14 sgk Vật lí 11)
Bài 1 trang 14 SGK Vật lí 11: Trình bày nội dung thuyết êlectron.
Lời giải:
Thuyết electron là thuyết dựa vào sự cư trú của các electron để giải thích các hiện tượng điện và các tính chất điện của các vật.
+ Electron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Nguyên tử bị mất electron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương.
+ Một nguyên tử trung hòa có thể nhận thêm electron để trở thành một hạt mang điện âm và được gọi là ion âm.
+ Một vật nhiễm điện âm khi số electron mà nó chứa nhiều hơn số điện tích nguyên tố dương (proton). Nếu electron ít hơn số proton thì vật nhiễm điện dương.
Bài 2 trang 14 SGK Vật lí 11: Giải thích hiện tượng nhiễm điện âm của một quả cầu kim loại do tiếp xúc bằng thuyết êlectron.
Hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng:
Đưa quả cầu A nhiễm điện dương lại gần đầu M của thanh kim loại MN trung hòa về điện (hình 2.3). Đầu M nhiễm điện âm, đầu N nhiễm điện dương. Nếu đưa quả cầu A ra xa thì thanh kim loại MN trở lại trạng thái trung hòa về điện
Giải thích:
Điện tích dương ở quả cầu A sẽ hút các êlectron tự do trong thanh kim loại MN về phía nó. Vì vậy, ở đầu M gần quả cầu A sẽ thừa êlectron nên nhiễm điện âm, còn đầu N thiếu êlectron nên nhiễm điện dương.
Khi đưa quả cầu A ra xa thì không có lực tương tác tĩnh điện nên các điện tích sắp xếp một cách mất trật tự và thanh MN trở về trạng thái trung hòa về điện.
Hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng ko làm thay đổi điện tích trong vật hưởng ứng, mà chỉ làm thay đổi lại vị trí sắp xếp các e trong vật.
Bài 4 trang 14 SGK Vật lí 11: Phát biểu định luật bảo toàn điện tích và vận dụng để giải thích hiện tượng xảy ra khi cho một quả cầu điện tích dương tiếp xúc với một quả cầu điện tích âm.
Định luật bảo toàn điện tích.
Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi.
Khi cho một quả cầu tích điện dương tiếp xúc với một quả cầu tích điện âm thì sau khi tách ra, hai quả cầu sẽ nhiễm điện cùng dấu (cùng dấu với quả cầu có điện tích lớn hơn).
Giải thích: Giả sử trước khi tiếp xúc, quả cầu A tích điện dương () và quả cầu B tích điện âm () với . Tổng đại số các điện tích là . Trong quá trình tiếp xúc, có sự dịch chuyển êlectron từ quả cầu B sang quả cầu A. Sau khi tách chúng ra, các quả cầu mang điện tích dương và với .
Bài 5 trang 14 SGK Vật lí 11: Chọn câu đúng.
Đưa quả cầu tích điện Q lại gần quả cầu M nhỏ, nhẹ, bằng bấc, treo ở đầu một sợi chỉ thẳng đứng. Quả cầu bấc M bị hút dính vào quả cầu Q. Sau đó thì
A. M tiếp tục bị hút dính vào Q.
B. M rời Q và vẫn bị hút lệch về phía Q.
C. M rời Q về vị trí thẳng đứng.
D. M bị đẩy lệch về phía bên kia.
Lời giải:
Đáp án D.
Thoạt đầu M bị hút dính vào Q do hiện tượng nhiễm điện hưởng ứng. Khi dính vào Q nó lại bị nhiễm điện tiếp xúc với Q nên cùng dấu với Q và bị đẩy ra xa.
Bài 6 trang 14 SGK Vật lí 11: Đưa gần một quả cầu Q tích điện dương lại gần đầu M của một khối trụ kim loại MN (Hình 2.4).
Tại M và N sẽ xuất hiện các điện tích trái dấu. Hiện tượng gì sẽ xảy ra nếu chạm tay vào điểm I, trung điểm của MN?
A. Điện tích ở M và N không thay đổi.
B. Điện tích ở M và N mất hết.
C. Điện tích ở M còn, ở N mất.
D. Điện tích ở M mất, ở N còn.
Lời giải:
Đáp án A.
Điện tích ở M và N sẽ không thay đổi vì các điện tích tập trung ở hai đầu M và N, ở I hầu như không có điện tích.
Bài 7 trang 14 SGK Vật lí 11: Hãy giải thích hiện tượng bụi bám chặt vào các cánh quạt trần, mặc dù cánh quạt thường xuyên quay rất nhanh.
Lời giải:
I. Thuyết êlectron
1. Cấu tạo nguyên tử về phương diện điện.
- Nguyên tử cấu tạo gồm một hạt nhân mang điện dương nằm ở trung tâm và các êlectron mang điện âm chuyển động xung quanh. Hạt nhân có cấu tạo gồm hai loại hạt là notron không mang điện và proton mang điện tích dương (Hình 2.1).
+ Êlectron có điện tích là e = - 1,6.10-19C và khối lượng là me = 9,1.10-31kg.
+ Proton có điện tích là q = +1,6.10-19C và khối lượng là mp = 1,6.10-27kg.
+ Khối lượng của notron xấp xỉ bằng khối lượng của proton.
- Số proton trong hạt nhân bằng số êlectron quay xung quanh hạt nhân nên độ lớn điện tích dương của hạt nhân bằng độ lớn điện tích âm của êlectron.
- Điện tích của êlectron và điện tích của proton là điện tích nhỏ nhất mà ta có thể có được. Vì vậy ta gọi chúng là những điện tích nguyên tố (âm hoặc dương).
2. Thuyết êlectron
- Thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của các electron để giải thích các hiện tượng điện và tính chất điện gọi là thuyết electron.
- Nội dung:
+ Êlectron có thể rời khỏi nguyên tử để di chuyển từ nơi này sang nơi khác. Nguyên tử bị mất electron sẽ trở thành một hạt mang điện dương gọi là ion dương.
+ Một nguyên tử trung hòa có thể nhận them một electron để tạo thành một hạt mang điện âm gọi là ion âm.
+ Sự cư trú và di chuyển của các electron tạo nên các hiện tượng về điện và tính chất điện muôn màu muôn vẻ của tự nhiên.
II. Vận dụng
1. Vật (chất) dẫn điện và vật (chất) cách điện.
- Điện tích tự do là điện tích có thể di chuyển từ điểm này đến điểm khác trong phạm vi thể tích của vật dẫn.
- Vật dẫn điện là vật có chứa các điện tích tự do.
Ví dụ: Kim loại có chứa các electron tự do, các dung dịch axit, bazo, muối … có chứa các ion tự do. Chúng đều là các chất dẫn điện.
- Vật (chất) cách điện là vật (chất) không chứa các điện tích tự do.
Ví dụ: Không khí khô, dầu, thủy tinh, sứ, cao su, nhựa, … Chúng đều là những chất cách điện.
2. Sự nhiễm điện do tiếp xúc
Nếu cho một vật chưa nhiễm điện tiếp xúc với một vật nhiễm điện thì nó sẽ nhiễm điện cùng dấu với vật đó. Đó là sự nhiễm điện do tiếp xúc.
3. Sự nhiễm điện do hưởng ứng.
Đưa một quả cầu A nhiễm điện dương lại gần đầu M của thanh kim loại MN trung hòa về điện (hình 2.3). Ta thấy đầu M nhiễm điện âm, còn đầu N nhiễm điện dương. Sự nhiễm điện của thanh kim loại MN là sự nhiễm điện do hưởng ứng (hay hiện tượng cảm ứng tĩnh điện).
Tóm lại nhiễm điện do hưởng ứng là : Đưa một vật nhiễm điện lai gần nhưng không chạm vào vật dẫn khác trung hòa về điện. Kết quả là hai đầu của vật dẫn bị nhiễm điện trái dấu. Đầu của vật dẫn ở gần vật nhiễm điện thì mang điện tích trái dấu với vật nhiễm điện.
4. Giải thích các hiện tượng nhiễm điện.
Sự nhiễm điện do cọ xát: Khi hai vật cọ xát, electron dịch chuyển từ vật này sang vật khác, dẫn tới một vật thừa electron và nhiễm điện âm, còn một vật thiếu electron và nhiễm điện dương.
Sự nhiễm điện do tiếp xúc: Khi vật không mang điện tiếp xúc với vật mang điện, thì electron có thể dịch chuyển từ vật này sang vật khác làm cho vật không mang điện khi trước cũng bị nhiễm điện theo.
Sự nhiễm điện do hưởng ứng: Khi một vật bằng kim loại được đặt gần một vật đã nhiễm điện, các điện tích ở vật nhiễm điện sẽ hút hoặc đẩy electron tự do trong vật bằng kim loại làm cho một đầu của vật này thừa electron, một đầu thiếu electron. Do vậy, hai đầu của vật bị nhiễm điên trái dấu.
III. Định luật bảo toàn điện tích.
- Hệ cô lập về điện là hệ vật không có trao đổi điện tích với các vật khác ngoài hệ.
- Nội dung định luật:
Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi.
Sơ đồ tư duy về thuyết electron, định luật bảo toàn điện tích
