Đề ôn tập Vật lí số 09: Điện trường, điện thế và tương tác Coulomb

Đề tự biên soạn, không phải đề thi chính thức. Hai điện tích điểm đặt trong chân không: q₁=+2,0 μC tại A, q₂=−3,0 μC tại B, AB=0,30 m. Lấy k=9,0×10⁹ N·m²/C². Điểm M là trung điểm AB.

Phần I. Trắc nghiệm nhiều lựa chọn

1. Câu 1. Độ lớn lực Coulomb giữa hai điện tích được xác định bởi: A. F=k|q₁q₂|/r²   B. F=k|q₁q₂|r²   C. F=kr/|q₁q₂|   D. F=|q₁−q₂|/r.
2. Câu 2. Đơn vị SI của cường độ điện trường là: A. J   B. C/N   C. V·C.   D. N/C
3. Câu 3. Hai điện tích q₁ và q₂ trong dữ kiện: A. đẩy nhau   B. không tương tác   C. chỉ tương tác khi cùng dấu.   D. hút nhau
4. Câu 4. Nếu q₁ tăng gấp đôi và khoảng cách giữa hai điện tích tăng lên √2 lần, độ lớn lực Coulomb sẽ: A. tăng gấp đôi   B. không đổi   C. giảm một nửa   D. tăng gấp bốn.
5. Câu 5. Tại M, vectơ cường độ điện trường do q₁ gây ra hướng: A. từ B đến A   B. vuông góc AB   C. từ A đến B   D. bằng không.
6. Câu 6. Giữ nguyên khoảng cách BM, nếu độ lớn |q₂| tăng gấp ba thì cường độ điện trường do q₂ tại M sẽ: A. giảm ba lần   B. tăng ba lần   C. tăng chín lần   D. không đổi.
7. Câu 7. Độ lớn cường độ điện trường tổng hợp tại M là: A. 2,0×10⁶ N/C   B. 0,4×10⁶ N/C   C. 1,2×10⁶ N/C   D. 2,0×10⁵ N/C.
8. Câu 8. Chọn điểm P nằm giữa A và B. Gọi r₁=AP, r₂=PB. Điều kiện để điện thế tổng hợp tại P bằng 0 là: A. r₁/r₂=2/3   B. r₁/r₂=3/2   C. r₁/r₂=1/3   D. r₁/r₂=1
9. Câu 9. Điện thế tổng hợp tại M do cả hai điện tích gây ra là: A. +60 kV   B. +300 kV   C. −60 kV   D. −300 kV.
10. Câu 10. Điện thế do nhiều điện tích tại một điểm được tính bằng cách: A. cộng đại số các điện thế thành phần   B. cộng độ lớn vectơ điện trường   C. lấy điện thế lớn nhất   D. nhân các điện thế thành phần.
11. Câu 11. Lực điện tác dụng lên điện tích thử dương đặt tại điểm có điện trường hướng: A. ngược chiều điện trường   B. vuông góc điện trường   C. cùng chiều điện trường   D. luôn bằng không.
12. Câu 12. Nếu đặt điện tích thử âm tại M thì lực điện tác dụng lên nó hướng: A. ngược chiều điện trường tổng hợp.   B. cùng chiều điện trường tổng hợp   C. vuông góc AB   D. bằng không
13. Câu 13. Điện trường do điện tích điểm gây ra tại khoảng cách r có độ lớn tỉ lệ nghịch với: A. r²   B. r   C. q²   D. khối lượng điện tích.
14. Câu 14. Đường sức điện của điện trường tĩnh: A. cắt nhau tại mọi điểm   B. luôn là đường tròn kín   C. không có chiều.   D. không cắt nhau
15. Câu 15. Điện thế tại một điểm là đại lượng: A. vectơ, đơn vị N/C   B. vô hướng, đơn vị V   C. vectơ, đơn vị C   D. vô hướng, đơn vị kg·m/s.
16. Câu 16. Điện thế năng của điện tích q tại điểm có điện thế V là: A. q/V   B. V/q   C. qV.   D. q+V
17. Câu 17. Một điện tích thử +1,0 nC đặt tại M chịu lực điện có độ lớn: A. 2,0×10⁻⁶ N   B. 2,0×10³ N   C. 0,50 N.   D. 2,0×10⁻³ N
18. Câu 18. Hai điện tích trái dấu được đưa ra xa nhau. Thế năng tương tác điện của hệ sẽ: A. giảm và âm hơn   B. tăng, tiến gần về 0   C. lập tức bằng 0   D. không đổi.

Phần II. Đúng/Sai

Câu 1. Lực Coulomb

1. Hai điện tích trái dấu hút nhau.
2. Độ lớn lực trong dữ kiện là 0,60 N.
3. Nếu giữ điện tích không đổi và tăng khoảng cách gấp đôi, lực tăng gấp đôi.
4. Lực tương tác giữa hai điện tích có độ lớn bằng nhau, ngược chiều.

Câu 2. Điện trường tại trung điểm M

1. Điện trường do điện tích dương hướng ra xa điện tích.
2. Hai vectơ điện trường tại M do q₁ và q₂ gây ra ngược chiều nhau.
3. Nếu thay điện tích thử tại M bằng điện tích có độ lớn gấp đôi, điện trường do q₁ tại M vẫn không đổi.
4. Cường độ điện trường tổng hợp tại M hướng từ A đến B và có độ lớn 2,0×10⁶ N/C.

Câu 3. Điện thế và thế năng

1. Điện thế là đại lượng vô hướng nên các điện thế thành phần được cộng đại số.
2. Nếu đưa q₂ âm ra xa M mà không đổi điện tích, điện thế do q₂ tại M trở nên ít âm hơn.
3. Điện thế tổng hợp tại M bằng +300 kV.
4. Thế năng của điện tích thử dương có thể âm nếu điện thế tại điểm âm.

Câu 4. Điện tích thử và đường sức

1. Lực lên điện tích thử dương cùng hướng với vectơ điện trường.
2. Nếu cường độ điện trường tại một điểm bằng 0 thì điện thế tại đó nhất thiết cũng bằng 0.
3. Hai đường sức điện của cùng một trường tĩnh có thể cắt nhau tại điểm bất kì.
4. Độ lớn điện thế do điện tích điểm gây ra tỉ lệ nghịch với khoảng cách r.

Phần III. Trả lời ngắn

1. Câu 1: Tính độ lớn lực Coulomb giữa q₁ và q₂ (N).
2. Câu 2: Tính cường độ điện trường tại M do riêng q₁ gây ra (N/C).
3. Câu 3: Tính thế năng tương tác điện của hệ hai điện tích q₁, q₂ (J).
4. Câu 4: Tính điện thế tại M do riêng q₂ gây ra (kV).
5. Câu 5: Tính thế năng của điện tích thử +1,0 nC đặt tại M (μJ).
6. Câu 6: Một vật thử khối lượng 2,0×10⁻⁶ kg mang điện tích +1,0 nC đặt tại M. Bỏ qua trọng lực và các lực khác; tính gia tốc ban đầu do điện trường (m/s²).

Đáp án và lời giải

Phần I

1. Câu 1. A. Định luật Coulomb cho hai điện tích điểm có F=k|q₁q₂|/r².
2. Câu 2. D. Từ E=F/q, đơn vị tương đương của cường độ điện trường là N/C.
3. Câu 3. D. Hai điện tích trái dấu nên lực tương tác là lực hút.
4. Câu 4. B. F∝|q₁q₂|/r². Khi q₁ tăng 2 lần và r tăng √2 lần, F mới/F cũ=2/(√2)²=1, không đổi.
5. Câu 5. C. Điện tích dương tạo điện trường hướng ra ngoài, nên tại M vectơ hướng từ A đến B.
6. Câu 6. B. E=k|q₂|/BM²; giữ BM không đổi thì tăng |q₂| gấp ba làm E₂ tăng gấp ba.
7. Câu 7. A. Hai vectơ cùng hướng; E=8,0×10⁵+1,2×10⁶=2,0×10⁶ N/C.
8. Câu 8. A. Điện thế tổng hợp bằng 0 khi k(2,0×10⁻⁶/r₁−3,0×10⁻⁶/r₂)=0, suy ra r₁/r₂=2/3. Dùng tính cộng đại số điện thế của các điện tích điểm.
9. Câu 9. C. V=V₁+V₂=120 kV−180 kV=−60 kV.
10. Câu 10. A. Điện thế là vô hướng; cần cộng đại số giá trị có dấu của từng nguồn.
11. Câu 11. C. Theo F=qE, điện tích thử dương chịu lực cùng hướng vectơ điện trường.
12. Câu 12. A. Với q âm, F=qE ngược hướng E.
13. Câu 13. A. Biểu thức E=k|q|/r² cho thấy E tỉ lệ nghịch với r².
14. Câu 14. D. Tại một điểm, điện trường chỉ có một hướng xác định; hai đường sức không thể cắt nhau.
15. Câu 15. B. Điện thế là đại lượng vô hướng và có đơn vị vôn (V).
16. Câu 16. C. Điện thế năng trong điện trường bằng U=qV.
17. Câu 17. D. E tổng hợp tại M là 2,0×10⁶ N/C; F=qE=10⁻⁹×2,0×10⁶=2,0×10⁻³ N.
18. Câu 18. B. U=kq₁q₂/r âm vì hai điện tích trái dấu. Khi r tăng, độ lớn |U| giảm, nên U tăng và tiến gần về 0.

Phần II

1. Câu 1. a Đúng; b Đúng; c Sai; d Đúng. Lực tỉ lệ nghịch r² nên khi r tăng hai lần thì lực còn một phần tư.
2. Câu 2. a Đúng; b Sai; c Đúng; d Đúng. Điện trường do q₁ dương tại M hướng ra xa q₁, từ A đến B; điện trường do q₂ âm tại M hướng về q₂, cũng từ A đến B, nên hai vectơ cùng chiều chứ không ngược chiều. E₁=8,0×10⁵ N/C và E₂=1,2×10⁶ N/C, nên E_tổng=2,0×10⁶ N/C theo A→B. Điện trường do q₁ không phụ thuộc điện tích thử (OpenStax College Physics 2e, §18.4).
3. Câu 3. a Đúng; b Đúng; c Sai; d Đúng. Điện thế do q₂ âm có giá trị âm; tăng khoảng cách làm độ lớn |V₂| giảm, nên V₂ tiến gần 0 và ít âm hơn. Điện thế tổng hợp tại M vẫn là −60 kV với dữ kiện ban đầu.
4. Câu 4. a Đúng; b Sai; c Sai; d Đúng. Lực lên điện tích dương cùng hướng vectơ điện trường. Điện trường bằng 0 không bắt buộc điện thế bằng 0: tại trung điểm hai điện tích nguồn dương bằng nhau, hai vectơ điện trường triệt tiêu nhưng các điện thế vô hướng cộng dương. Với điện tích điểm, |V| tỉ lệ nghịch r còn E tỉ lệ nghịch r².

Phần III

1. Câu 1: F=9×10⁹×(2×10⁻⁶×3×10⁻⁶)/(0,30)²=0,60 N.
2. Câu 2: r=0,15 m; E₁=9×10⁹×2×10⁻⁶/(0,15)²=8,0×10⁵ N/C.
3. Câu 3: U=kq₁q₂/AB=9,0×10⁹×(2,0×10⁻⁶)(−3,0×10⁻⁶)/0,30=−0,18 J.
4. Câu 4: V₂=kq₂/r=9×10⁹×(−3×10⁻⁶)/0,15=−180 kV.
5. Câu 5: U=qV=(1,0×10⁻⁹)(−60×10³)=−60×10⁻⁶ J=−60 μJ.
6. Câu 6: Với q dương, F=qE=1,0×10⁻⁹×2,0×10⁶=2,0×10⁻³ N; a=F/m=(2,0×10⁻³)/(2,0×10⁻⁶)=1,0×10³ m/s², hướng A→B. Dùng F=qE và F=ma theo OpenStax College Physics 2e, §18.4 và §4.3.

Tài liệu tham chiếu

• Cục Quản lý chất lượng, Bộ GDĐT: cấu trúc định dạng đề thi tốt nghiệp THPT từ năm 2025.
• OpenStax College Physics 2e, §18.4 — lực điện F=qE.
• OpenStax College Physics 2e, §§19.1 và 19.3 — thế năng điện, điện thế do điện tích điểm.
• OpenStax College Physics 2e, §4.3 — định luật II Newton F=ma.

Các điện tích và hằng số được nêu trong đề; kết quả số học được tính lại theo đơn vị SI. Bài còn chờ giáo viên Vật lí thẩm định.