Điện tích chịu các lực tác dụng cân bằng - Chương 1 Điện tích, điện trường

ĐIỆN TÍCH CHỊU CÁC LỰC TÁC DỤNG CÂN BẰNG I.kiến thức cần nhớ: PP Chung Khi khảo sát điều kiện cân bằng của một điện tích ta thường gặp hai trường hợp:  . Trường hợp chỉ có lực điện:   - Xác định phương, chiều, độ lớn của tất cả các lực điện F1 , F2 , … tác dụng lên điện tích đã xét.    F  F  ...  0 - Dùng điều kiện cân bằng: 1 2 - Vẽ hình và tìm kết quả. . Trường hợp có thêm lực cơ học (trọng lực, lực căng dây, …) - Xác định đầy đủ phương, chiều, độ lớn của tất cả các lực tác dụng lên vật mang điện mà ta xét. - Tìm hợp lực của các lực cơ học và hợp lực của các lực điện.      - Dùng điều kiện cân bằng: R  F 0  R  F (hay độ lớn R = F). - Trong SGK VL 11, công thức của định luật CouLomb chỉ dùng để tính độ lớn của lực tác dụng giữa hai điện tích điểm. Vì vậy, ta chỉ đưa độ lớn (chứ không đưa dấu) của các điện tích vào công thức. II. Bài tập tự luận: 1. Hai điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = 4. 10-8 C đặt tại A và B cách nhau 9 cm trong chân không. Phải đặt điện tích q3 = 2. 10-6 C tại đâu để điện tích q3 nằm cân bằng (không di chuyển) ? http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 1 Đ s: Tại C cách A 3 cm, cách B 6 cm. 2. Hai điện tích điểm q1 = q2 = -4. 10-6C, đặt tại A và B cách nhau 10 cm trong không khí. Phải đặt điện tích q3 = 4. 10-8C tại đâu để q3 nằm cân bằng? Đs: CA = CB = 5 cm. 3. Hai điện tích q1 = 2. 10-8 C, q2= -8. 10-8 C đặt tại A và B trong không khí, AB = 8 cm.Một điện tích q3 đặt tại C. Hỏi: a. C ở đâu để q3 cân bằng? b. Dấu và độ lớn của q3 để q1 và q2 cũng cân bằng? Đs: CA= 8 cm,CB= 16 cm, q3 = -8. 10-8 C. 4. Hai điện tích q1 = - 2. 10-8 C, q2= 18. 10-8 C đặt tại A và B trong không khí, AB = 8 cm. Một điện tích q3 đặt tại C. Hỏi: a. C ở đâu để q3 cân bằng? Đs: CA= 4 cm,CB= 12 cm b. Dấu và độ lớn của q3 để q1 và q2 cũng cân bằng ? Đs: q3 = 4,5. 10-8 C. 5. Tại ba đỉnh của một tam giác đều cạnh a người ta đặt ba điện tích giống nhau q 1 = q2 = q3 = 6. 10-7 C. Hỏi phải đặt đặt điện tích thứ tư q 0 tại đâu, có giá trị là bao nhiêu để hệ thống đứng yên cân bằng? Đ s: q0 =  3 q1  3,46.10  7 C 3 6. Cho hai điện tích q1 = 6q, q2 = 3.q lần 2 lượt đặt tại A và B cách nhau một một khoảng a (cm). Phải đặt một điện tích q0 ở đâu và có trị số thế nào để nó cân bằng? Đ s: Nằm trên AB, cách B: a 3 cm. 7. Hai điện tích q1 = 2. 10-8 C đặt tại A và q2 = -8. 10-8C đặt tại B, chúng cách nhau một đoạn AB = 15 cm trong không khí. Phải đặt một điện tích q 3 tại M cách A bao nhiêu để nó cân bằng? Đ s: AM = 10 cm. http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 2 8. Ở trọng tâm của một tam giác đều người ta đặt một điện tích q 1 = 3.10  6 C . Xác định điện tích q cần đặt ở mỗi đỉnh của tam giác để cho cả hệ ở trạng thái cân bằng? Đ s: -3. 10-6 C. 9. Hai quả cầu nhỏ cùng khối lượng m= 0,6 kg được treo trong không khí b ằng hai sợi dây nhẹ cùng chiều dài l= 50 cm vào cùng một điểm. Khi hai quả c ầu nhiễm điện giống nhau, chúng đẩy nhau và cách nhau một khoảng R = 6 cm. a. Tính điện tích của mỗi quả cầu, lấy g= 10m/s2. b. Nhúng hệ thống vào rượu êtylic ( = 27), tính khoảng cách R’ giữa hai quả cầu, bỏ qua lực đẩy Acsimet. Cho biết khi góc  nhỏ thì sin  ≈ tg . Đ s: 12. 10-9 C, 2 cm. 10. Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng nhôm không nhiễm điện, mỗi quả cầu có khối lượng 0,1 kg và được treo vào hai đầu một sợi chỉ tơ dài 1m rồi móc vào cùng một điểm cố định sao cho hai quả cầu vừa chạm vào nhau. Sau khi chạm một vật nhiễm điện vào một trong hai quả cầu thì thấy chúng đẩy nhau và tách ra xa nhau một khoảng r = 6 cm. Xác định điện tích của mỗi quả cầu? Đ s: 0,035. 10-9 C. 11*. Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau mỗi quả có điện tích q khối lượng m = 10g treo bởi hai dây cùng chiều dài 30 cm vào cùng một điểm. Giữ cho qu ả c ầu I cố định theo phương thẳng đứng, dây treo quả cầu II sẽ lệch góc  = 600 so với phương thẳng đứng. Cho g= 10m/s2. Tìm q ? Đ s: q = l m.g 10 6 C k III. ĐỀ TRẮC NGHIỆM TỔNG HỢP: Câu 1: Hai điện tích điểm q và 4q đặt cách nhau một khoảng r. Cần đặt điện tích thứ 3 Q có điện tích dương hay âm và ở đâu để điện tích này cân bằng, khi q và 4q giữ cố định: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 3 A. Q > 0, đặt giữa hai điện tích cách 4q khoảng r/4 B. Q < 0, đặt giữa hai điện tích cách 4q khoảng 3r/4 C. Q > 0, đặt giữa hai điện tích cách q khoảng r/3 D. Q tùy ý đặt giữa hai điện tích cách q khoảng r/3 Câu 2: Hai điện tích điểm q và 4q đặt cách nhau một khoảng r. Cần đặt điện tích thứ 3 Q có điện tích dương hay âm và ở đâu để hệ 3 điện tích này cân bằng: A. Q > 0, đặt giữa hai điện tích cách 4q khoảng r/3 B. Q < 0, đặt giữa hai điện tích cách 4q khoảng 2r/3 C.Q trái dấu với q đặt giữa 2 điện tích cách q khoảng r/3 D.Q tùy ý đặt giữa 2 điện tích cách q khoảng r/3 Câu 3: Tại bốn đỉnh của một hình vuông đặt 4 điện tích điểm giống nhau q = + 1μC và tại tâm hình vuông đặt điện tích q0, hệ năm điện tích đó cân bằng. Tìm dấu và độ lớn điện tích điểm q0? A. q0 = + 0,96 μC B. q0 = - 0,76 μC C. q0 = + 0,36 μC D. q0 = - 0,96 μC Câu 4: Một quả cầu khối lượng 10g mang điện tích q1 = + 0,1μC treo vào một sợi chỉ cách điện, người ta đưa quả cầu 2 mang điện tích q2 lại gần thì quả cầu thứ nhất lệch khỏi vị trí ban đầu một góc 300, khi đó hai quả cầu ở trên cùng một mặt phẳng nằm ngang cách nhau 3cm. Tìm dấu, độ lớn điện tích q2 và sức căng của sợi dây: A. q2 = + 0,087 μC B. q2 = - 0,087 μC C. q2 = + 0,17 μC D. q2 = - 0,17 μC Câu 5: Người ta treo hai quả cầu nhỏ khối lượng bằng nhau m = 0,01g bằng hai sợi dây có độ dài như nhau l = 50cm( khối lượng không đáng kể). Cho chúng nhiễm điện bằng nhau chúng đẩy nhau cách nhau 6cm. Tính điện tích mỗi quả cầu: A. q = 12,7pC B. q = 19,5pC C. q = 15,5nC D.q = 15,5.10-10C http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 4 Câu 6: Treo hai quả cầu nhỏ khối lượng bằng nhau m bằng những sợi dây cùng độ dài l( khối lượng không đáng kể). Cho chúng nhiễm điện bằng nhau chúng đẩy nhau cách nhau khoảng r = 6cm. Nhúng cả hệ thống vào trong rượu có ε = 27, bỏ qua lực đẩy Acsimet, tính khoảng cách giữa chúng khi tương tác trong dầu: A. 2cm B. 4cm C. 6cm D. 1,6cm Câu 7: Người ta treo hai quả cầu nhỏ khối lượng bằng nhau m = 0,1g bằng hai sợi dây có độ dài như nhau l ( khối lượng không đáng kể). Cho chúng nhiễm điện bằng nhau chúng đẩy nhau và cân bằng khi mỗi dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 150. Tính lực tương tác điện giữa hai quả cầu: A. 26.10-5N B. 52.10-5N C. 2,6.10-5N D. 5,2.10-5N Câu 8: Người ta treo hai quả cầu nhỏ khối lượng bằng nhau m = 0,1g bằng hai sợi dây có độ dài như nhau l = 10cm( khối lượng không đáng kể). Truyền một điện tích Q cho hai quả cầu thì chúng đẩy nhau cân bằng khi mỗi dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 150, lấy g = 10m/s2. Tính điện tích Q: A. 7,7nC B. 17,7nC C. 21nC D. 27nC Câu 9: Ba điện tích bằng nhau q dương đặt tại 3 đỉnh của tam giác đều ABC cạnh a. Hỏi phải đặt một điện tích q0 như thế nào và ở đâu để lực điện tác dụng lên các điện tích cân bằng nhau: A. q0 = +q/ 3 , ở giữa AB C. q0 = - q/ 3 , ở trọng tâm của tam giác D. q0 = +q/ B. q0 = - q/ 2 , ở trọng tâm của tam giác 3 , ở đỉnh A của tam giác Câu 10: Hai quả cầu nhỏ bằng kim loại giống hệt nhau tích điện dương treo trên hai sợi dây mảnh cùng chiều dài vào cùng một điểm. Khi hệ cân bằng thì góc hợp bởi hai dây treo là 2α. Sau đó cho chúng tiếp xúc với nhau rồi buông ra, để chúng cân bằng thì góc lệch bây giờ là 2 α'. So sánh α và α': A. α > α' B. α < α' C. α = α' D. α có thể lớn hoặc nhỏ hơn α' http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 5 Câu 11: Hai quả cầu nhỏ kim loại giống hệt nhau mang điện tích q1 và q2 đặt trong chân không cách nhau 20cm hút nhau một lực 5.10- 7 N. Đặt vào giữa hai quả cầu tấm thủy tinh dày 5cm có hằng số điện môi ε = 4 thì lực lúc này tương tác giữa hai quả cầu là bao nhiêu? A. 5.10-7 N B. 4,2.10-7 N C. 3,2.10-7 N D.4 ,2.10-7 N Câu 12: Hai quả cầu giống nhau khối lượng riêng là D tích điện như nhau treo ở đầu của hai sợi dây dài như nhau đặt trong dầu khối lượng riêng D0, hằng số điện môi ε = 4 thì góc lệch giữa hai dây treo là α. Khi đặt ra ngoài không khí thấy góc lệch giữa chúng vẫn bằng α. Tính tỉ số D/ D0 A. 1/2 B. 2/3 C. 5/2 D. 4/3 Câu 13: Bốn điện tích điểm q1, q2, q3, q4 đặt trong không khí lần lượt tại các đỉnh ABCD của hình vuông thấy hợp lực tĩnh điện tác dụng lên q4 tại D bằng không. Giữa 3 điện tích kia quan hệ với nhau: A. q1 = q3; q2 = q1 2 C. q1 = q3; q2 = - 2 2 q1 B. q1 = - q3; q2 = ( 1+ 2 )q1 D. q1 = - q3; q2 = ( 1- 2 )q1 Câu 14: Hai điện tích điểm trong không khí q1 và q2 = - 4q1 tại A và B, đặt q3 tại C thì hợp các lực điện tác dụng lên q3 bằng không. Hỏi điểm C có vị trí ở đâu: A. trên trung trực của AB C. Ngoài đoạn AB. B. Bên trong đoạn AB D. không xác định được vì chưa biết giá trị của q3 Câu 15: Hai điện tích điểm trong không khí q1 và q2 = - 4q1 tại A và B với AB = l, đặt q3 tại C thì hợp các lực điện tác dụng lên q3 bằng không. Khoảng cách từ A và B tới C lần lượt có giá trị: A. l/3; 4l/3 B. l/2; 3l/2 C. l; 2l D. không xác định được vì chưa biết giá trị của q3 Câu 16: Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau khối lượng m, tích điện cùng loại bằng nhau được treo bởi hai sợi dây nhẹ dài l cách điện như nhau vào cùng một http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 6 điểm. Chúng đẩy nhau khi cân bằng hai quả cầu cách nhau một đoạn r << l , gia tốc rơi tự do là g, điện tích hai quả cầu gần đúng bằng: A. q = ± 2kl mgr 3 B. q = ± mgl 2kr 3 C. q = ± r mgr 2kl D. q = ± 2kl mgr Câu 17: Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau khối lượng m, tích điện cùng loại bằng nhau được treo bởi hai sợi dây nhẹ dài l cách điện như nhau vào cùng một điểm trong không khí thì chúng đẩy nhau khi cân bằng hai quả cầu cách nhau một đoạn r << l , gia tốc rơi tự do là g. Khi hệ thống đặt trong chất lỏng có hằng số điện môi ε thì chúng đẩy nhau cân bằng 2 quả cầu cách nhau một đoạn r'. Bỏ qua lực đẩy Asimét, r' tính theo r: A. r/ε B. r/ C. r   D. r ε. Câu 18: Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau khối lượng m, tích điện cùng loại bằng nhau được treo bởi hai sợi dây nhẹ dài l cách điện như nhau vào cùng một điểm trong không khí thì chúng đẩy nhau khi cân bằng hai quả cầu cách nhau một đoạn r << l , gia tốc rơi tự do là g. Chạm tay vào một quả cầu. Sau một lúc hệ đạt cân bằng mới có khoảng cách r", r" tính theo r: A. r/2 B. r/4 C. r/ 2 D. r 2 Câu 19: Một quả cầu khối lượng 10g mang điện tích q1 = + 0,1μC treo vào một sợi chỉ cách điện, người ta đưa quả cầu 2 mang điện tích q2 lại gần thì quả cầu thứ nhất lệch khỏi vị trí ban đầu một góc 300, khi đó hai quả cầu ở trên cùng một mặt phẳng nằm ngang cách nhau 3cm. Tìm sức căng của sợi dây: A. 1,15N B.0,115N C. 0,015N D. 0,15N Câu 20: Người ta treo hai quả cầu nhỏ khối lượng bằng nhau m = 0,1g bằng hai sợi dây có độ dài như nhau l ( khối lượng không đáng kể). Cho chúng nhiễm điện bằng nhau chúng đẩy nhau và cân bằng khi mỗi dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 150. Tính sức căng của dây treo: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 7 A. 103.10-5N B. 74.10-5N C. 52.10-5N D. 26. .10-5N Đáp án Câu Đáp án Câu Đáp án 1 D 11 C 2 C 12 D 3 D 13 C 4 B 14 C 5 D 15 C 6 A 16 C 7 A 17 D 8 B 18 D http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word mới nhất 8 9 C 19 B 10 B 20 A