Câu hỏi

Có hai điện tích điểm q1=q=4.109Cq1=q=4.109Cq2=4q=16.109Cq2=4q=16.109C đặt cách nhau một khoảng r = 1cm trong không khí.

a) Tính độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích này.

b) Cần đặt điện tích thứ ba q0q0 ở đâu, có dấu và độ lớn như thế nào để hệ ba điện tích trên nằm cân bằng? Biết hai điện tích q1q1q2q2 để tự do.


Phương pháp giải:

a) Sử dụng biểu thức định luật Cu-lông: F=k|q1q2|r2F=k|q1q2|r2

b) Vận dụng điều kiện cân bằng của điện tích: F1+F2+...=0F1+F2+...=0

Lời giải chi tiết:

a)

Lực tương tác giữa hai điện tích: F=k|q1q2|r2=9.109|4.109.16.109|0,012=5,76.103NF=k|q1q2|r2=9.1094.109.16.1090,012=5,76.103N

b)

q1q1 đặt tại A, q2q2 đặt tại B, q0q0 tại C

- Gọi lực do q1q1 tác dụng lên q3q3F13F13;   lực do q2q2 tác dụng lên q3q3F23F23

- Để q3q3 nằm cân bằng: F13=F23F13=F23

- Do q1,q2q1,q2 cùng dấu q0q0 nằm trong khoảng ABAB

 

Lại có : F10=F20k|q1q0|AC2=k|q2q0|BC2F10=F20k|q1q0|AC2=k|q2q0|BC2

AC2BC2=|q1q2|=14AC2BC2=q1q2=14

BC=2ACBC=2AC    (1)

Lại có : AC+BC=1cmAC+BC=1cm (2)

Từ (1) và (2) ta suy ra : {AC=13cmBC=23cm

- Gọi F01,F21 lần lượt là lực do q0,q2 tác dụng lên q1

+ Điều kiện cân bằng của q1: F01+F21=0

F01=F21 (3)

F01 ngược chiều F21

Ta suy ra, F01 là lực hút

q0<0

+ Lại có: F01=F21

k|q0q1|AC2=k|q2q1|AB2|q0|=|q2|AC2AB2=16.109(13)212=169.109C

q3=169.109C  (do lập luận suy ra q0<0 ở trên) (3)

- Gọi F02,F12 lần lượt là lực do q0,q1 tác dụng lên q2

+ Điều kiện cân bằng của q1: F02+F12=0

F02=F12

F02 ngược chiều F12

F02 là lực hút

q0<0

Lại có: F02=F12

k|q0q2|CB2=k|q1q2|AB2|q0|=|q1|CB2AB2=4.109(23)212=169.109C

q3=169.109C  (do lập luận suy ra q0<0 ở trên) (4)

Vậy với q3=169.109C thì hệ 3 điện tích cân bằng.


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Lí lớp 11 - Xem ngay