http://tuyensinh247.com/- Học là thích ngay 1 I – TÓM TẮT KIẾN THỨC Lực tương tác giữa hai điện tích điểm tuân theo định luật Cu-lông.. CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Lực tương tác giữa hai
Trang 1http://tuyensinh247.com/- Học là thích ngay 1
I – TÓM TẮT KIẾN THỨC
Lực tương tác giữa hai điện tích điểm tuân theo định luật Cu-lông
12 21 9 1 22
q q
F = F = 9.10
r
- Cân bằng điện tích: Hợp lực tác dụng lên điện tích bằng 0
- Quy tắc hình bình hành
- Các lực cơ học thường gặp:
+ Trọng lực: P = m.g
+ Lực đẩy Ác – si – mét: FA = D.V.g
+ Lực hấp dẫn:
2 2 1 hd
r
.m m G
2
2 11
kg
N.m 10
67 , 6
Chú ý: Khi cho hệ cô lập các điện tích q1, q2,…, qn tiếp xúc với nhau thì điện tích hình thành ở các điện tích mới là:
n
n 2
1 n
2 1
q
q q q q
q
II CÁC DẠNG BÀI TẬP
Dạng 1: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm
Ví dụ: Cho hai điện tích điểm q1 và q2 đặt cách nhau một khoảng r = 30cm trong không khí, lực tương tác giữa chúng là F Nếu đặt chúng trong dầu thì lực này bị yếu đi 2,25 lần Vậy cần thay đổi khoảng cách chúng như thế nào để lực tương tác giữa chúng vẫn bằng F
Tóm tắt:
r = 30cm; = 1; '
(r r') = x ? F = F'
Giải:
- Chỉ có hai lực tương tác giữa hai điện tích với nhau, hai lực này bằng nhau Lực tương tác trong không khí là F, khi nhúng dầu là F’
- Biểu thức các lực:
2 εr 2
.q 1
q k
2 r' ε' 2
.q 1
q k F'
- Khi nhúng dầu thì lực giảm đi 2, 25 lần
q q1 2 q q1 2
- Để độ lớn của lực tương tác không thay đổi thì:
ĐỊNH LUẬT CU – LÔNG
Trang 2http://tuyensinh247.com/- Học là thích ngay 2
q q1 2 q q1 2
εr ε'r' εr ε'r' 1.30 2,25.r'
- Vậy phải dịch hai điện tích lại gần nhau 1 đoạn: (r r') = x = 30 – 20 = 10cm
Dạng 2: Lực tổng hợp tác dụng lên một điện tích
Ví dụ: Tại ba đỉnh của tam giác đều ABC cạnh a có đặt ba điện tích q1, q2, q3 độ lớn bằng nhau, cả hệ thống đặt trong không khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q0 đặt ở tâm của tam giác Biết: q1 = - q2 = - q3 = q0 = 6.10-9C; a = 30cm
Giải:
- Xác định các lực tác dụng lên điện tích q0:
+ F01 là lực đẩy giữa q0 và q1
+ F02 là lực hút giữa q0 và q2
+ F03 là lực hút giữa q0 và q3
- Viết biểu thức các lực:
Độ lớn các điện tích q1, q2, q3; tam giác ABC là tam giác đều nên khoảng cách của q1, q2, q3 đến q0 bằng nhau Do đó ta có:
2
2 0 03
02 01
r
q k F F
- Vẽ hình và dùng quy tắc hình bình hành để tìm hợp lực tác dụng lên q0:
- Dựa vào hình vẽ tính hợp lực F0:
03 02
23 01
F
Hình bình hành GF02F23F03 có F02 = F03 nên nó là hình thoi
Mặt khác: góc F03GF23 = 600 F03GF23 là đều F23 = F03 = F01
F0 = F01 + F23 = 2F01
+
+
A
01
F
03
F 02
F
23
F
0
F
d
G
I
Trang 3http://tuyensinh247.com/- Học là thích ngay 3
- Tính F01, từ đó tính F0:
Vì ABC là đều nên: GA=GB= GB = r =
3
2
AI =
3
2
a =10 3
3)
F0 = 2.1,08.10-5 = 2,16.10-5N
Dạng 2: Cân bằng của điện tích
Ví dụ: Cho hai điện tích q1 = 2.108C và q2 = - 8.108C đặt tại A, B trong không khí AB = 8cm Một điện tích q3 đặt tại C Hỏi :
a) C ở đâu và q3 bằng bao nhiêu để q3 nằm cân bằng
b) Dấu và độ lớn của q3 để q1, q2 cũng cân bằng
Tóm tắt:
q1 = 2.108C ; q2 = 8.108C ;
r12 = AB = 8cm ; =1
a) AC? q3 cân bằng
b) q3 = ? q0, q2 cân bằng
Giải: a)
- Có 2 lực tác dụng lên q3 là F31 và F32
- Để q3 cân bằng thì 0 F31 F32
32
31 vàF
F
là hai lực cùng phương, ngược chiều và cùng độ lớn C nằm trên đường thẳng nối A với B
- Theo đầu bài q0, q2 trái dấu nên C phải nằm trên đường AB, ngoài khoảng AB và gần A (do q1 q2 ); q3 có thể âm hoặc dương
- Hình vẽ:
Ta có : F31 = F32k 1 32
q q
2 3 2
q q
1 2
q
2
CA
AB CA
CA
AB CA =
1 2
CA 8cm Kết quả này không phụ thuộc vào dấu và độ lớn của q3
b)
- Có 2 lực tác dụng lên q1 là F12 và F13; Có 2 lực tác dụng lên q2 là F21 và F23
-Để cả q1 và q2 cân bằng thì q3 đặt tại C phải có dấu và độ lớn sao cho:
C
+
31
F
32
F
C
+
32
F
31 F
Trang 4http://tuyensinh247.com/- Học là thích ngay 4
0 F F F
13 12 1
F12 F13
0 F
F F
23 21 2
23
F
Nếu q3 là điện tích dương thì ta có sơ đồ sau:
Nhìn vào hình vẽ ta thấy q1 và q2 không thể cân bằng được
Vậy q3 phải mang điện tích âm
Ta có:
13
12 F
F
C 10 8 q
C 10 8 q 8
q
8
8.10 AB
.q q k AC
.q
q
3
8 3
2
3 2
8 2
3 1 2
2
23
21 F
F
C 10 8 q
C 8.10 q
16
q
8
2.10 BC
.q q k AB
.q
q
3
8 3
2
3 2
8 2
3 2 2
1
- Vậy q3 = - 8.10-8C
III BÀI TẬP TỰ LUYỆN
1.1 Hai điện tích điểm bằng nhau được đặt trong nước cách nhau 3cm Lực đẩy
giữa chúng bằng 0,2.105N Hỏi độ lớn các điện tích đó ? Biết rằng số điện môi của nước bằng 81
1.2 Mỗi prôtôn có khối lượng m = 1,67.1027kg, điện tích q =1,6.1019
C Hỏi lực đẩy Cu-lông giữa hai prôtôn lớn hơn lực hấp dẫn giữa chúng bao nhiêu lần ?
1.3 Cho hai điện tích điểm q1 = 4.108C và q2 = -4.108C đặt tại hai điểm A và B trong chân không, cách nhau một khoảng AB = 8cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích điểm q0 = 4.108C đặt tại điểm C sao cho:
a) CA = 6cm và CB = 2cm
b) CA = 4cm và CB = 12cm
c) CA = CB = 5cm
C
+
13
F 12
F
21
F 23
F
C
+
F
12
F
21
F
23
F
Trang 5http://tuyensinh247.com/- Học là thích ngay 5
1.4 Có ba điện tích điểm q1 = q2 = q3 = 1,6.106C, đặt trong chân không ở ba đỉnh tam giác đều cạnh là a = 16cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên mỗi điện tích
1.5 Ở mỗi đỉnh hình vuông cạnh a có đặt điện tích Q = 108C Xác định dấu, độ lớn điện tích q đặt ở tâm hình vuông để cả hệ điện tích cân bằng
1.6 Hai quả cầu nhỏ giống nhau, cùng khối lượng m điện tích q được treo tại cùng
một điểm bằng hai sợi dây mảnh Do lực đẩy tĩnh điện hai quả cầu tách ra xa nhau một đoạn a = 3cm Xác định góc lệch của các sợi dây so với phương thẳng đứng
Áp dụng bằng số: m = 0,1g ; q = 108C ; g = 10m/s2 ; =1
1.7 Cho hai quả cầu nhỏ giống hệt nhau, đặt cách nhau một đoạn r = 10cm trong
không khí Đầu tiên hai quả cầu này tích điện trái dấu, chúng hút nhau với một lực
F1 = 1,6.102N Cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau, rồi lại đưa ra vị trí cũ thì thấy chúng đẩy nhau với lực F2 = 9.103N Tìm điện tích của mỗi quả cầu trước khi chúng tiếp xúc với nhau?
1.8 Cho hai điện tích điểm q1, q2 đặt cách nhau một khoảng r = 20cm, khi đó lực tương tác giữa chúng là F = 3,6.10-4N Cho 2 điện tích tiếp xúc với nhau rồi tách ra cách nhau r thì lực tương tác giữa chúng là F’= 2,025.10-4N Hãy tính q1 và q2?
1.9 Electron chuyển động xung quanh hạt nhân nguyên tử Hiđrô theo quỹ đạo
tròn, bán kính r = 5.10-11m Hãy tính:
a) Lực hướng tâm?So sánh với lực tương tác tĩnh điện của hạt nhân và electron b) Vận tốc, vận tốc góc, chu kì của chuyển động electron?
1.10 Tại 6 đỉnh của một hình lục giác đều cạnh a có đặt 6 điện tích cùng dấu, có
độ lớn bằng nhau (đặt trong không khí) Xác định lực tác dụng lên mỗi điện tích?
1.11 Cho 2 quả cầu nhỏ giống hệt nhau, có cùng khối lượng m = 0,6g, cùng điện
tích q Treo hai quả cầu này bằng 2 sợi dây mảnh dài l = 50cm, cách điện vào cùng
một điểm thì chúng đẩy cách nhau r = 6cm
a) Tính điện tích q?
b) Cho hệ thống vào nước có = 81, bỏ qua lực đẩy Ác – si – mét Hãy tính khoảng cách giữa hai điện tích lúc này
Trang 6http://tuyensinh247.com/- Học là thích ngay 6
1.12 Cho 2 quả cầu nhỏ giống hệt nhau, có cùng khối lượng m, cùng điện tích q
Treo hai quả cầu này bằng 2 sợi dây mảnh, cách điện vào cùng một điểm thì hai sợi dây hợp với nhau 1 góc Nhúng hệ thống vào dầu có = 2 thì thấy góc không đổi Tìm khối lượng riêng của quả cầu biết khối lượng riêng của dầu là D = 800kg/m3
1.13 Tại ba đỉnh của một tam giác đều người ta đặt 3 điện tích điểm giống nhau
q1 = q2 = q3 = q = 6.107C Phải đặt q0 ở đâu và điện tích q0 bằng bao nhiêu để q0
cân bằng?
1.14 Tại bốn đỉnh của một hình vuông người ta đặt 4 điện tíchq1 = q2 = q3 = q4 =
q = 108C Phải đặt q0 ở đâu và điện tích q0 bằng bao nhiêu để q0 cân bằng?
1.15 Hai quả cầu giống hệt nhau treo vào cùng một điểm nhờ hai sợi dây l =
20cm Truyền cho hai quả cầu điện tích tổng cộng là q = 8.10-7C, chúng đẩy nhau Cho góc của 2 dây là 2= 900; g = 10m/s2
a) Xác định khối lượng m của mỗi quả cầu
b) Truyền cho quả 1 điện tích q’, khi đó 2 quả cầu đẩy nhau với góc 2’ = 600
Hãy tính q’?
