Câu hỏi

Cho 4 điện tích \({q_{1\;}} = {q_2} = {q_{3\;}} = {4.10^{ - 6}}C;{q_4} =  - {4.10^{ - 6}}C\) giống nhau đặt tại 4 đỉnh của hình vuông ABCD cạnh 5cm theo thứ tự A, B, C, D. Tìm lực điện tác dụng lên \({q_0} =  - {2.10^{ - 6}}C\) đặt tại tâm O của hình vuông.

  • A \(28,{8.10^{ - 4}}N\) 
  • B \(5,{76.10^{ - 4}}N\)  
  • C \(57,6N\) 
  • D \(115,2N\)

Phương pháp giải:

+ Lực tương tác giữa hai điện tích: \({F_{12}} = \dfrac{{k.\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{{r^2}}}\)

+ Hai điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, hai điện tích trái dấu thì hút nhau.

+ Lực tổng hợp tác dụng lên điện tích điểm: \(\overrightarrow F  = \overrightarrow {{F_1}}  + \overrightarrow {{F_2}}  + \overrightarrow {{F_3}} \)

+ Vẽ hình, sử dụng các kiến thức hình học để tính toán.

Lời giải chi tiết:

Biểu diễn các lực tác dụng lên q0 như hình vẽ:

 

Áp dụng định lí Pitago ta có:

\(OA = \dfrac{{AC}}{2} = \dfrac{{\sqrt {A{D^2} + C{D^2}} }}{2} = \dfrac{{\sqrt {{5^2} + {5^2}} }}{2} = 2,5\sqrt 2 cm\)

Lực tổng hợp tác dụng lên q0: \(\overrightarrow F  = \overrightarrow {{F_1}}  + \overrightarrow {{F_2}}  + \overrightarrow {{F_3}}  + \overrightarrow {{F_4}} \)

Lực tương tác giữa hai điện tích được xác định bởi công thức: \({F_{12}} = \dfrac{{k.\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{{r^2}}}\)

Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}\left| {{q_{1\;}}} \right| = \left| {{q_{2\;}}} \right| = \left| {{q_{3\;}}} \right| = \left| {{q_4}} \right|\\OA = OB = OC = OD = 2,5\sqrt 2 cm\end{array} \right. \Rightarrow {F_1} = {F_2} = {F_3} = {F_4}\)

Mặt khác: \(\left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow {{F_1}}  \uparrow  \downarrow \overrightarrow {{F_3}}  \Rightarrow {F_{13}} = \left| {{F_1} - {F_3}} \right| = 0\\\overrightarrow {{F_2}}  \uparrow  \uparrow \overrightarrow {{F_4}}  \Rightarrow {F_{24}} = {F_2} + {F_4} = 2{F_2}\end{array} \right.\)

\( \Rightarrow F = {F_{24}} = 2{F_2} = 2.\dfrac{{k.\left| {{q_2}{q_0}} \right|}}{{O{B^2}}} = 2.\dfrac{{{{9.10}^9}.\left| {{{4.10}^{ - 6}}.\left( { - {{2.10}^{ - 6}}} \right)} \right|}}{{{{\left( {2,5\sqrt 2 {{.10}^{ - 2}}} \right)}^2}}} = 115,2N\)

Chọn D.


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Lí lớp 11 - Xem ngay