Lực tương tác điện tích khác phương, 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 điện tích khác phương, vật lí 11
Bài tập Lực tương tác điện tích khác phương, vật lí 11
Bài tập 1. Đặt 3 điện tích q1 = 8.10$^{–9}$ C, q2 = q3 = –8.10$^{–9}$ C tại ba đỉnh của một tam giác đều cạnh 6 cm trong không khí. Xác định lực tác dụng lên điện tích qo = 6.10$^{–9}$ C đặt ở tâm O của tam giác.
Phân tích bài toán
q1 = 8.10$^{–9}$ C, q2 = q3 = –8.10$^{–9}$ C; qo = 6.10$^{–9}$ C; ε = 1
r1 = r2 = r3 = \[6\dfrac{\sqrt{3}}{3} = 2\sqrt{3}\]cm
Tỉ lệ độ dài của các véc tơ vẽ chưa được chính xác để dễ nhìn, thực tế độ dài của véctơ F1 = độ dài của véc tơ F2
Giải
\[F_{1} = F_{2} = F_{3} = \dfrac{9.10^{9}|q_{3}.q_{o}|}{r_{3}^{2}}\] = 3,6.10-4N
\[F_{23} = \sqrt{F^{2}_{2}+F^{2}_{3}+2F_{2}F_{3}cos120}\] = 3,6.10-4N
F = F1 + F$_{23}$ = 7,2.10-4N
Bài tập 2. Hai điện tích q1 = 8.10$^{–8}$C, q2 = –8.10$^{–8}$C đặt tại A và B trong không khí (AB = 6 cm). Xác định lực tác dụng lên q3 = 8.10$^{–8}$C đặt tại C, nếu CA = CB = 5 cm.
cosα = 3/5 = > α = 53,1o
r$_{13}$ = r$_{23}$ = AC = BC = 0,05m
\[F_{13} = F_{23} = \dfrac{9.10^{9}|q_{1} q_{3}|}{r_{13}^{2}}\]
\[F = \sqrt{F_{13}^{2}+F_{23}^{2}+2F_{13}F_{23}cos2\alpha }\] = 27,65.10$^{–3}$N.
Bài tập 3. Người ta đặt 3 điện tích q1 = 8.10-9, q2 = q3 = -8.10-9C tại 3 đỉnh của tam giác đều ABC cạnh a = 6cm trong không khí. Xác định lực tác dụng lên qo = 6.10-9C tại tâm O của tam giác.
Bài tập 4. Ba điện tích điểm q1 = 4. 10$^{–8}$ C, q2 = –4. 10$^{–8}$ C, q3 = 5. 10$^{–8}$ C được đặt trong không khí tại ba đỉnh của một tam giác đều cạnh 2 cm. Xác định vectơ lực tác dụng lên q3?
Đs. F = 45.10$^{–3}$ N.
r$_{13}$ = r$_{23}$ = 0,02m
F$_{13}$ = \[\frac{K|q_{1}q_{3}|}{r_{13}^{2}}\]
F$_{23}$ = \[\frac{K|q_{2}q_{3}|}{r_{23}^{2}}\]
F3 = \[\sqrt{F_{23}^{2}+F_{13}^{2}+2F_{23}F_{13}cos120^{o}}\]
Bài tập 5. Ba điện tích điểm q1 = 27.10$^{–8}$ C, q2 = 64.10$^{–8}$ C, q3 = –10$^{–7}$ C đặt trong không khí lần lượt tại ba đỉnh của một tam giác ABC vuông tại C. Cho AC = 30 cm, BC = 40 cm. Xác định vectơ lực tác dụng lên q3.
Đs. F = 45.10$^{–4}$ N.
r$_{13}$ = AC = 0,03m; r$_{23}$ = BC = 0,04m
F$_{13}$ = \[\frac{K|q_{1}q_{3}|}{r_{13}^{2}}\]
F$_{23}$ = \[\frac{K|q_{2}q_{3}|}{r_{23}^{2}}\]
F3 = \[\sqrt{F_{23}^{2}+F_{13}^{2}}\]
Bài tập 6: cho q$_{1 }$ = q$_{2 }$ = 10-6 (C) đặt tại AB. Cách nhau 10 cm. q$_{3 }$ = 5.10-6. Tính lực tác dụng tổng hợp lên q3 trong 3 trường hợp sau:
a)q3 cách q1 = 10 cm, cách q2 = 15 cm.
b)q3 nằm tại C sao cho tam giác ABC là tam giác đều.
a/
\[cos\alpha = \frac{AC^{2}+BC^{2}-AB^{2}}{2AC.BC}\] = > α = 41,4o
r$_{13}$ = 0,1m; r$_{23}$ = 0,15m
F$_{13}$ = \[\frac{9.10^{9}|q_{1}q_{3}|}{r_{13}^{2}}\] = 4,5N
F$_{23}$ = \[\frac{9.10^{9}|q_{2}q_{3}|}{r_{23}^{2}}\] = 2N
\[F_{3}=\sqrt{F_{1}^{2}+F_{2}^{2}+2F_{1}F_{2}cos41,4}\] = 6,1N
b/
tam giác ABC đều = > r$_{13}$ = r$_{23}$ = 0,1m
= > F$_{13}$ = F$_{23}$ = \[\frac{9.10^{9}|q_{1}q_{3}|}{r_{13}^{2}}\] = 1,125N
\[F_{3}\sqrt{F_{1}^{2}+F_{2}^{2}+2F_{1}F_{2}cos60}\] = 1,125√3N
Bài tập 7. Người ta đặt 3 điện tích q1 = 8.10-9, q2 = q3 = -8.10-9C tại 3 đỉnh của tam giác đều ABC cạnh a = 6cm trong không khí. Xác định lực tác dụng lên qo = 6.10-9C tại tâm O của tam giác.
Bài tập 8. Ba điện tích q1 = 4.10-8C; q2 = -4.10-8C, q3 = 5.10-8C đặt trong không khí tại 3 đỉnh của tam giác đều ABC cạnh a = 6cm. Xác định véc tơ lực tác dụng lên q3.
Bài tập 9. Ba điện tích q1 = q2 = q3 = 1,6.10-19C đặt trong không khí tại 3 đỉnh của tam giác đều ABC cạnh a = 16cm. Xác định véc tơ lực tác dụng lên q3.
Bài tập 10. Ba điện tích q1 = 27.10-8C; q2 = 64.10-8C, q3 = -10-7C đặt trong không khí lần lượt tại ba định đỉnh của tam giác ABC vuông tại C. Xác định véc tơ lực tác dụng lên q3.Cho AC = 30cm; BC = 40cm.
Bài tập 11. Hai điện tích điểm q1 = 3.10-8C; q2 = 2.10-8C đặt tại hai điểm A, B trong chân không, AB = 5cm. Điện tích qo = -2.10-8C đặt tại M, MA = 4cm; MB = 3cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên qo.
