Câu hỏi

Cho 4 điện tích \({q_{1\;}} = {q_4} =  - {4.10^{ - 8}}C;{q_2} = {q_{3\;}} = {4.10^{ - 8}}C\) 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 \({q_0} =  - {2.10^{ - 8}}C\) đặt tại tâm O của hình vuông.

  • A \(2,{3.10^{ - 2}}N\)  
  • B \(1,{63.10^{ - 2}}N\)   
  • C \(11,52N\)  
  • D \(0N\)

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: \(\overrightarrow F  = \overrightarrow {{F_1}}  + \overrightarrow {{F_2}}  + \overrightarrow {{F_3}}  + \overrightarrow {{F_4}} \)

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

\({F_1} = {F_2} = {F_3} = {F_4} = \dfrac{{k.\left| {{q_1}{q_0}} \right|}}{{O{A^2}}} = \dfrac{{{{9.10}^9}.\left| { - {{4.10}^{ - 8}}.\left( { - {{2.10}^{ - 8}}} \right)} \right|}}{{{{\left( {2,5\sqrt 2 {{.10}^{ - 2}}} \right)}^2}}} = 5,{76.10^{ - 3}}N\)

Mặt khác: \(\left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow {{F_1}}  \uparrow  \uparrow \overrightarrow {{F_3}}  \Rightarrow {F_{13}} = {F_1} + {F_3} = 11,{52.10^{ - 3}}N\\\overrightarrow {{F_2}}  \uparrow  \uparrow \overrightarrow {{F_4}}  \Rightarrow {F_{24}} = {F_2} + {F_4} = 11,{52.10^{ - 3}}N\end{array} \right.\)

Lực tổng hợp: \(\overrightarrow F  = \overrightarrow {{F_{13}}}  + \overrightarrow {{F_{24}}} \)

Vì \(\overrightarrow {{F_{13}}}  \bot \overrightarrow {{F_{24}}}  \Rightarrow F = \sqrt {F_{13}^2 + F_{24}^2}  = 11,52\sqrt 2 {.10^{ - 3}}N = 1,{63.10^{ - 2}}N\)

Chọn B.


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Lí lớp 11 - Xem ngay