Giải bài tập SGK Vật lý 11 Bài 2: Thuyết electron- Định luật bảo toàn điện tích

Trình bày nội dung thuyết êlectron.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ lý thuyết về nội dung thuyết electron.

Hướng dẫn giải

Nội dung thuyết electron: Thuyết dựa vào sự cư trú và di chuyển của electron để giải thích các hiện tượng điện và tính chất điện của các vật gọi là thuyết electron.

- Electron có thể rời khỏi nguyên tử và di chuyển từ nơi này đến nơi khác.

• Nguyên tử mất electron trở thành Ion dương.
• Nguyên tử trung hòa nhận thêm electron trở thành ion âm.

- Một vật được gọi là nhiễm điện âm nếu số hạt electron nó chứa nhiều hơn số hạt proton bên trong nó và ngược lại.

• Số e > số proton: nhiễm điện âm
• Số e < số proton: nhiễm điện dương

Giải thích hiện tượng nhiễm điện âm của một quả cầu kim loại do tiếp xúc bằng thuyết êlectron.

Phương pháp giải

Để giải thích hiện tượng nhiễm điện âm của một quả cầu kim loại do tiếp xúc ta cần dựa vào thuyết electron.

Hướng dẫn giải

 Hiện tượng nhiễm điện âm của một quả cầu kim loại do tiếp xúc được giải thích như sau:

Khi quả cầu kim loại trung hòa điện tiếp xúc với kim loại nhiễm điện âm thì một phần trong sô êlectron ở kim loại truyền sang thanh quả cầu.

Vì thế quả cầu kim loại cũng thừa êlectron nên nó nhiễm điện âm.

Trình bày hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng và giải thích hiện tượng đó bằng thuyết êlectron.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ nội dung sự nhiễm điện do hưởng ứng và dựa vào thuyết electron để giải thích hiện tượng đó.

Hướng dẫn giải

- Hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng: Khi đưa lại gần một vật nhiễm điện, giả sử vật nhiễm điện dương lại gần 1 vật bằng kim loại thì: các e chuyển động trong vật đó sẽ bị hút về phía điện dương, khi các e đi về 1 bên đồng nghĩa với việc bên đó sẽ dương hơn vì lúc này các hạt nhân mất e nên mang điện tích dương. 

- Giải thích bằng Thuyết êlectron: 

• Trong kim loại các e chuyển động tự do trong không gian rỗng giữa các nguyên tử. 
• Trong hiện tượng nhiễm điện do hưởng ứng, các điện tích cùng dấu bị đẩy ra xa, các điện tích trái dấu dồn về một phía tạo nên lực hút tĩnh 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.

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.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ nội dung định luật bảo toàn điện tích, và dựa vào nội dung định luật để giải thích hiện tượng xảy ra khi cho một quả cầu điện tích dương tiếp xúc với một quả cầu điện tích âm.

Hướng dẫn giải

- Định luật bảo toàn điện tích: Trong một hệ vật cô lập về điện, tổng đại số của các điện tích là không đổi.

- Vận dụng định luật bảo toàn điện tích: 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 \(q_1\) và quả cầu B tích điện âm - \(q_2\) với \(\left |q_1 \right |\)  > |\(q_1\)|.

• Tổng đại số các điện tích là  \(q_1\) - \(q_2\) = q > 0.

• Trong quá trình tiếp xúc, có sự dịch chuyển êlectron từ quả cầu N sang qua cầu A.

• Sau khi tách chúng ra, các quả cầu mang điện tích dương \(q_1\)' và \(q_2\)'  với \(q_1\)' + \(q_2\)' = q.

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.

Phương pháp giải

Để chọn phương án đúng ta cần phân tích hiện tượng: ban đầu khi đưa quả cầu tích điện Q lại gần quả cầu bấc M thì khi đó Q hút M do có nhiễm điện do hưởng ứng. Quả M dính vào quả cầu Q ⇒ nhiễm điện do tiếp xúc ⇒ nhiễm điện cùng dấu với nhau ⇒ đẩy nhau.

Hướng dẫn giải

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.

⇒ Chọn đáp án D.

Đưa gần một quả cầu Q điện tích 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.

Phương pháp giải

Để chọn phương án đúng ta cần nhớ tại điểm I không có điện tích, nếu chạm tay vào I thì không có sự dịch chuyển điện tích.

Hướng dẫn giải

Điện tích ở M và N sẽ không thay đổi vì tại I lúc đó vật không có điện tích, điện tích đã tập trung hết ở hai đầu M và N.

⇒ Chọn đáp án A.

Hãy giải thích hiện tượng bụi bám chặt vào các cánh quạt trần, mặc dù cánh quạt thường xuyên quay rất nhanh.

Phương pháp giải

Để giải thích hiện tượng trên ta dựa vào đặc điểm khi cánh quạt hoạt động sẽ có sự ma sát với không khí ⇒ cánh quạt nhiễm điện ⇒ hút cát hạt bụi.

Hướng dẫn giải

Giải thích hiện tượng bụi bám vào cánh quạt trần:

• Cánh quạt trần có phủ một lớp sơn. Lớp sơn này là chất cách điện, khi quạt quay thì lớp sơn này cọ xát với không khí nên bị nhiễm điện và hút các hạt bụi trong không khí.

• Các hạt bụi này sẽ dính chặt vào các cánh quạt, nên khi cánh quay, chúng không bị văng ra mặc dù cánh quạt thường xuyên quay rất nhanh.