Lực tương tác 2 điện tích dây treo cân bằng, vật lí 11 ĐIỆN TRƯỜNG
Lý thuyết cần nhớ
Sử dụng phương pháp tổng hợp lực, tính độ lớn của lực tổng hợp để giải
\[\vec{F}=\vec{F_{1}}+\vec{F_{2}}\] → \[F=\sqrt{F_{1}^{2}+F_{2}^{2}+2F_{1}F_{2}cos\varphi }\]
- \[\vec{F_{1}}\uparrow \uparrow \vec{F_{2}}\] => F = F1 + F2
- \[\vec{F_{1}}\uparrow \downarrow \vec{F_{2}}\] => F=| F1 – F2 |
- \[\vec{F_{1}}\perp \vec{F_{2}}\] => \[F=\sqrt{F_{1}^{2}+F_{2}^{2}}\]
- \[\vec{F_{1}}=\vec{F_{2}}\] => \[F=2F_{1}\cos\dfrac{\varphi}{2}\]
Xem thêm: kiến thức về tổng hợp lực, phân tích lực, tính độ lớn của lực
Công thức định luật Culông tính tương tác giữa 2 điện tích
\[F_{12}=k\dfrac{|q_{1}q_{2}|}{\varepsilon r^{2}}\]
Trong đó
- q1; q2: lần lượt là độ lớn của hai điện tích điểm (C)
- F: lực Culong (N)
- r: khoảng cách giữa hai điện tích
- ε: hằng số điện môi phụ thuộc vào môi trường chứa điện tích.
- k=9.109 (N.m2/C2)
Video hướng dẫn giải Bài tập Lực tương tác 2 điện tích dây treo cân bằng, vật lí 11
Bài tập Lực tương tác 2 điện tích dây treo cân bằng, vật lí 11
Bài tập 1. Hai quả cầu nhỏ cùng khối lượng m = 0,6 kg được treo trong không khí bằng hai sợi dây nhẹ cùng chiều dài l = 50 cm vào cùng một điểm. Khi hai quả cầu nhiễm điện giống nhau có độ lớn q, chúng đẩy nhau và cách nhau một khoảng r = 6 cm. Tính điện tích q của mỗi quả cầu, lấy g = 10 m/s².
Đs. q = 3,8.10$^{–7}$ C.
r = 6cm = 6.10-2m; l = 0,5m
sinα = $$\frac{r}{2l}$$ = > α = 3,44o
F = $$\frac{9.{10}^9.q^2}{r^2}$$ ; P = mg
tanα = $$\frac{F}{P}$$ = > q = 3,8.10-7C
Bài tập 2. Một quả cầu khối lượng m = 4g treo bằng một sợi chỉ mảnh. Điện tích của quả cầu là q1 = 2.10$^{–8}$ C. Phía dưới quả cầu dọc theo phương của sợi chỉ có một điện tích q2. Khoảng cách giữa 2 điện tích là r = 5cm và lực căng dây là T = 5.10$^{–2}$ N. Xác định điện tích q2 và lực tác dụng giữa chúng, lấy g = 10m/s2
(ĐS. F = 10$^{–2}$N; q2 = –1,39.10$^{–7}$C)
P = mg = 0,004.10 = 0,04 N < T = 5.10$^{–2}$ N = > lực tương tác giữa hai điện tích phải có chiều như hình vẽ
= > hai điện tích q1 và q2 hút nhau = > q2 <0
T = F + P1 = > F = 0,01N = >
q2 = \[\frac{-F.r^2}{9.10^9.q_{1}}\]
Bài tập 3. Một quả cầu khối lượng riêng ρ = 9,8.103kg/m3 bán kính R = 1cm tích điện q = -10-6C được treo vào đầu một sợi dây mảnh có chiều dài l = 10cm. Tại điểm treo có đặt một điện tích âm qo = -106C. Tất cả đặt trong đầu có khối lượng riêng D = 0,8.103kg/m3, hằng số điện môi ε = 3. Tính lực căng dây? Lấy g = 10m/s2
Bài tập 4. Hai quả cầu giống nhau bàng kim loại khối lượng m = 5g, được treo cùng vào một điểm O bằng hai sợi dây không dãn, dài 10cm. Hai quả cầu tiếp xúc với nhau. Tích điện cho mỗi quả cầu thì thấy chúng đẩy nhau cho đến khi hai dây treo hợp với nhau một góc 60o. Tính độ lớn điện tích mà ta đã truyền cho quả cầu lấy g = 10m/s2.
Hướng dẫn giải bài tập vật lí 11 Lực tương tác 2 điện tích dây treo cân bằng
Bài tập 5. Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại có khối lượng m = 5g, được treo vào cùng một điểm O bằng 2 sợi dây không dãn, dài 30cm. Hai quả cầu tiếp xúc với nhau. Tích điện cho mỗi quả cầu thi thấy chúng đẩy nhau cho đến khi hai dây treo hợp với nhau một góc 90o. Tính độ lớn điện tích mà ta đã truyền cho quả cầu lấy g = 10m/s2.
Hướng dẫn giải bài tập vật lí 11 Lực tương tác 2 điện tích dây treo cân bằng
Bài tập 6. Hai quả cầu giống nhau, tích điện như nhau treo ở hai đầu A và B của hai dây cùng độ dài OA, OB có đầu O chung được giữ cố định trong chân không. Sau đó tất cả được nhúng trong dầu hỏa (có khối lượng riêng ρo và hằng số điện môi ε = 4). Biết rằng so với trường hợp trong chân không góc AOB không thay đổi và gọi ρ là khối lượng riêng của hai quả cầu . Hãy tính tỷ số ρ/ρo. Biết hai sợi dây OA, OB không co dãn và có khối lượng không đáng kể.
Bài tập 7. Hai quả cầu nhỏ bằng kim loại giống hệt nhau được treo ở hai đầu dây có cùng chiều dài. Hai đầu kia của hai dây móc vào cùng một điểm. Cho hai quả cầu tích điện bằng nhau, lúc cân bằng chúng cách nhau R = 6,35cm. Chạm tay vào một trong hai quả cầu, hãy tính khoảng cách R’ giữa hai quả cầu sau khi chúng đạt vị trí cân bằng mới. Giả thiết chiều dài mỗi dây khá lớn so với khoảng cách hai quả cầu lúc cân bằng.
Hướng dẫn giải bài tập vật lí 11 Lực tương tác 2 điện tích dây treo cân bằng
Bài tập 8. Hai quả cầu nhỏ giống nhau, mỗi quả cầu có điện tích q và khối lượng m = 10g được treo bởi hai sợi dây cùng chiều dài l = 30cm vào cùng một điểm O. Giữ quả cầu 1 cố định theo phương thẳng đứng, dây treo quả cầu 2 bị lệch góc α = 60o so với phương thẳng đứng. Cho g = 10m/s2. Tìm q.
