Bài tập Vật lý 11 - Chuyên đề 2: Tương tác của điện tích điểm

Chuyªn ®Ò 2: T­¬ng t¸c cña ®iÖn tÝch ®iÓm I. Lý thuyÕt. lµ h»ng sè ®iÖn. §Ó 1 ®iÖn tÝch c©n b»ng th× tæng tÊt c¶ vect¬ lùc t¸c dông lªn nã b»ng 0. X¸c ®Þnh dÊu cña vÐc t¬ lùc t­¬ng t¸c 2, 3 ®iÖn tÝch. II. Mét sè bµi tËp ¸p dông. Bài tập mẫu: Bài 1: Hai điện tích điểm q1 = +3 µC và q2 = -3 µC đặt trong dầu (ε = 2) cách nhau một khoảng r = 3 cm. Xác định lực tương tác giữa hai điện tích đó? HD: Do 2 điện tích trái dấu nên lực tương tác giữa chúng cùng phương, ngược chiều, cùng độ lớn và có điểm đặt tại mỗi điện tích. Áp dụng công thức: =90(N) Các bài tập tương tự: Bài 2: Xác định lực tương tác giữa hai điện tích - 3 .10-9 C khi cách nhau 10cm trong không khí ? Bài 3: Hai hạt bụi trong không khí mỗi hạt chứa 5.108 electrôn cách nhau 2cm . Xác định lực tương tác giữa hai hạt bụi ? ( chú ý rằng điện tích của electron = -1,6.10-19C) Bài 4: Tính lực tương tác điện giữa electrôn và hạt nhân trong nguyên tử hidrô ,biết rằng điện tích của chúng có độ lớn 1,6.10-19C và khoảng cách giữa chúng là 5.10-9cm . Lực vạn vật hấp dẫn giữa chúng là bao nhiêu ? Cho biết khối lượng electrôn bằng 9,1.10-31kg ,khối lượng hạt nhân hidrô bằng 1836 lần khối lượng electrôn,hằng số hấp dẫn ? G = 6,672.10-11 (SI) Bài 5: Xác định lực tương tác điện giữa hai điện tích q1 = 3.10-6C và q2 = 3.10-6C cách nhau một khoảng r = 3cm trong hai trường hợp a)Đặt trong chân không b)Đặt trong dầu hỏa (ε = 2) Bài 6: Hai điện tích điểm q1 = 2.10-9 C và q2 = - 5.10-9C hút nhau bằng lực có độ lớn 10-5N khi đặt trong không khí . Xác định khoảng cách giữa chúng ? Bài 7: Hai điện tích có độ lớn lần lượt là 10 mC và -5 mC. Biết khoảng cách giữa chúng bằng 10 cm và lực tương tác bằng 20N. Tính hằng số điện môi? Bài 8: hai điện tích +10 mC và -5 mC đặt trong không khí cách nhau 1 đoạn r và lực tương tác = F. Để 2 điện tích +20 mC và -10 mC có cùng khoảng cách và lực tương tác thì phải đặt nó trong môi trường có hằng số điện môi bằng bao nhiêu? Bài 9: Hai điện tích hút nhau bằng một lực 3.10-6N .Khi chúng dời xa nhau thêm 4cm thì lực hút là 5.10-7 N . Xác định khoảng cách ban đầu giữa chúng? Bài 10: Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không cách nhau một khoảng r1 =4cm .Lực đẩy giữa chúng là F1 = 9.10-5 N .Để lực tác dụng giữa chúng là F2 = 6.10-4 N thì khoảng cách r2 giữa các điện tích đó phải bằng bao nhiêu ? Bài 11: Hai điện tích điểm q1 = -3 µC và q2 >0 đặt trong không khí cách nhau một khoảng r = 5cm, lực tương tác giữa hai điện tích đó là 20N. q2=? Biết 2 điện tích này hút nhau. Bài 12: Hai điện tích điểm q1 = -10 µC và q2 >0 đặt trong dầu (ε = 2) cách nhau một khoảng r = 2cm, lực tương tác giữa hai điện tích đó là 20N. q2=? Bài 13: Hai điện tích điểm q1 và q2 đặt trong dầu (ε = 2) cách nhau một khoảng r . Lực tương tác giữa hai điện tích đó là 20N. NÕu ®­a hÖ ra ngoµi kh«ng khÝ vµ gi÷ nguyªn kho¶ng c¸ch th× lùc t­¬ng t¸c sÏ lµ bao nhiêu? Bài 14: Hai điện tích điểm q1 và q2 đặt trong dầu (ε = 2) cách nhau một khoảng r . Lực tương tác giữa hai điện tích đó là 50N. NÕu ®­a hÖ sang n­íc cã ε = 4/3 vµ gi÷ nguyªn kho¶ng c¸ch th× lùc t­¬ng t¸c sÏ lµ bao nhiêu? Bài 15: Hai qu¶ cÇu nhá cã cïng khèi l­îng m=15g, cã cïng ®iÖn tÝch q=2.10-6C vµ cã cïng gia tèc a=0,5m/s2. kho¶ng c¸ch 2 quả cầu bằng bao nhiêu ? Bài 16: Hai điện tích điÓm bằng nhau được đặt trong không khí cách nhau 12cm .Lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng F. Đặt hai điện tích đó vào dầu và đưa chúng cách nhau 8cm thì tương tác giữa chúng vẫn bằng 2F. Hằng số điện môi của dầu là bằng bao nhiêu Bài 17: Hai điện tích điểm có cùng độ lớn = + 10 mC đặt tại 2 đỉnh góc nhọn của 1 tam giác vuông, cân có cạnh góc vuông = 20 cm. Tính lực tương tác lên điện tích điểm + 20 mC khi đặt vào đỉnh còn lại tam giác. Bài 18: Hai điện tích điểm có cùng độ lớn = + 10 mC đặt tại 2 đỉnh của 1 tam giác đều có cạnh = 20 cm. Tính lực tương tác lên điện tích điêm + 20 mC khi đặt vào đỉnh còn lài tam giác. Bài 19: Hai điện tích điểm q1 = .10-9 C và q2 = - 2.10-9C hút nhau bằng lực có độ lớn 10-5N khi đặt trong không khí . TÝnh khoảng cách giữa chúng ? Bµi 20. Hai qu¶ cÇu kim lo¹i nhá gièng nhau, mang c¸c ®iÖn tÝch q1,q2, ®Æt trong kh«ng khÝ, c¸ch nhau mét ®o¹n R=20 cm. Chóng hót nhau b»ng lùc . Cho hai qu¶ cÇu tiÕp xóc råi ®­a vÒ kho¶ng c¸ch cò, chóng ®Èy nhau lùc . TÝnh q1,q2 Bµi 21. Hai ®iÖn tÝch ®iÓm ®Æt trong kh«ng khÝ, c¸ch nhau kho¶ng R=20cm. Lùc t­¬ng t¸c tÜnh ®iÖn gi÷a chóng cã mét gi¸ trÞ nµo ®ã. Khi ®Æt trong dÇu ë cïng kho¶ng c¸ch, lùc t­¬ng t¸c tÜnh ®iÖn gi÷a chóng gi¶m ®i 4 lÇn. Hái khi ®Æt trong dÇu, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÖn tÝch ph¶i lµ bao nhiªu ®Ó lùc t­¬ng t¸c gi÷a chóng b»ng lùc t­¬ng t¸c ban ®Çu trong kh«ng khÝ. Bµi 22. Hai vËt nhá gièng nhau, mçi vËt thõa mét (e). T×m khèi l­îng mçi vËt ®Ó lùc tÜnh ®iÖn b»ng lùc hÊp dÉn. Bµi 23. Hai vËt nhá mang ®iÖn tÝch ®Æt trong kh«ng khÝ c¸ch nhau ®o¹n R=1m, ®Èy nhau b»ng lùc F=1,8N. §iÖn tÝch tæng céng cña hai vËt lµ . TÝnh ®iÖn tÝch mçi vËt. Bµi24. Hai qu¶ cÇu kim lo¹i nhá nh­ nhau mang c¸c ®iÖn tÝch q1,q2 ®Æt trong kh«ng khÝ, c¸ch nhau mét ®o¹n R=2cm, ®Èy nhau b»ng lùc . Cho hai qu¶ cÇu tiÕp xóc råi ®­a vÒ vÞ trÝ cò, chóng ®Èy nhau lùc . TÝnh q1,q2 Bµi 25. Ba ®iÖn tÝch , , ®Æt trong kh«ng khÝ t¹i ba ®Ønh ABC cña mét tam gi¸c ®Òu, c¹nh a=2cm. X¸c ®Þnh vÐct¬ lùc t¸c dông lªn q3. §S: Bµi 26. Ba ®iÖn tÝch ®iÓm q1=q2=q3=q= ®Æt trong ch©n kh«ng t¹i ba ®Ønh cña mét tam gi¸c ®Òu, c¹nh a=16cm. X¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn ®iÖn tÝch q3. §S: Bµi 27. T¹i ba ®Ønh cña mét tam gi¸c ®Òu, c¹nh a=6cm trong kh«ng khÝ cã ®Æt 3 ®iÖn tÝch , . X¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn t¹i t©m tam gi¸c. Bµi 28. Cã 6 ®iÖn tÝch q b»ng nhau ®Æt trong kh«ng khÝ t¹i 6 ®Ønh cña lôc gi¸c ®Òu c¹nh a.T×m lùc t¸c dông lªn mçi ®iÖn tÝch. Bµi 29. Hai ®iÖn tÝch , , ®Æt trong kh«ng khÝ t¹i A vµ B, AB=l=8cm. Mét ®iÖn tÝch q3®Æt t¹i C. Hái: a).C ë ®©u ®Ó q3 n»m c©n b»ng? §S: AC=4cm, BC=12cm; b).DÊu vµ ®é lín cña q3 ®Ó q1,q2 còng c©n b»ng? §S: Bµi 30. T¹i ba ®Ønh cña tam gi¸c ®Òu, ng­êi ta ®Æt 3 ®iÖn tÝch gièng nhau . Ph¶i ®Æt ®iÖn tÝch thø t­ q0 ë ®©u, lµ bao nhiªu ®Ó hÖ c©n b»ng? §S: q0 t¹i t©m tam gi¸c, Bµi 31. ë mçi ®Ønh cña h×nh vu«ng c¹nh a cã ®Æt ®iÖn tÝch . X¸c ®Þnh dÊu, ®é lín ®iÖn tÝch q ®Æt t¹i t©m h×nh vu«ng ®Ó c¶ hÖ ®iÖn tÝch c©n b»ng? Bµi 31. Hai qu¶ cÇu kim lo¹i nhá gièng nhau mçi qu¶ cÇu cã ®iÖn tÝch q, khèi l­îng m=10g, treo bëi hai sîi d©y cïng chiÒu dµi l=30m vµo cïng 1 ®iÓm. Gi÷ qu¶ cÇu I cè ®Þnh theo ph­¬ng th¼ng ®øng, d©y treo qu¶ cÇu II sÏ lÖch gãc a=so víi ph­¬ng th¼ng ®øng. Cho g=10 , t×m q= ? Bµi 32. Hai qu¶ cÇu kim lo¹i nhá gièng nhau treo vµo mét ®iÓm bëi hai d©y l=20cm. TruyÒn cho hai qu¶ cÇu ®iÖn tÝch tæng céng , chóng ®Èy nhau, c¸c d©y hîp thµnh gãc 2a =. Cho g=10 . a).T×m khèi l­îng mçi qu¶ cÇu. b).TruyÒn thªm cho mét qu¶ cÇu ®iÖn tÝch q’, hai qu¶ cÇu vÉn ®Èy nhau nh­ng gãc gi÷a hai d©y treo gi¶m cßn . TÝnh q’. Bµi 33. Hai qu¶ cÇu nhá b»ng kim lo¹i cã cïng kÝch th­íc vµ cïng khèi l­îng m=90g, ®­îc treo t¹i cïng mét ®iÓm b»ng hai sîi d©y m¶nh c¸ch ®iÖn cã cïng chiÒu dµi l=1,5m. a).TruyÒn cho hai qu¶ cÇu (®ang n»m c©n b»ng) mét ®iÖn tÝch th× thÊy hai qu¶ cÇu t¸ch ra xa nhau mét ®o¹n a. X¸c ®Þnh a, coi gãc lÖch cña c¸c sîi d©y so víi ph­¬ng th¼ng ®øng lµ rÊt nhá. b).V× mét lý do nµo ®ã mét trong hai qu¶ cÇu ®ã bÞ mÊt hÕt ®iÖn tÝch ®· truyÒn cho nã. Khi ®ã sÏ x¶y ra hiÖn t­îng g×? T×m kho¶ng c¸ch míi gi÷a hai qu¶ cÇu ®ã. g=10 §S: a) a=0,12m; b)