(SKKN CHẤT 2020) chủ đề môn vật lý lực tương tác tĩnh điện

CHỦ ĐỀ 1:LỰC TƯƠNG TÁC TĨNH ĐIỆN DẠNG 1: TƯƠNG TÁC GIỮA HAI ĐIỆN TÍCH ĐIỂM ĐỨNG YÊN A.LÍ THUYẾT 1.Lực tương tác điện tích điểm Lực tương tác hai điện tích điểm ql q2 (nằm n, đặt chân khơng) cách đoạn r có: phương đường thẳng nối hai điện tích chiều là: chiều lực đẩy qlq2 > (cùng dấu) chiều lực hút qlq2 < (trái dấu) độ lớn: * tỉ lệ thuận với tích độ lớn hai điện tích, * tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng F= Trong đó: k = 9.109N.m2/C2 , q : độ lớn hai điện tích (C ) r: khoảng cách hai điện tích (m) ε : số điện môi Trong chân không không khí ε =1 Chú ý: a) Điện tích điểm : vật mà kích thước vật chứa điện tích nhỏ so với khoảng cách chúng -Công thức áp dụng cho trường hợp cầu đồng chất , ta coi r khoảng cách tâm hai cầu q Điện tích q vật tích điện: + Vật thiếu electron (tích điện dương): + Vật thừa electron (tích điện âm): Với: 3.Môt số tượng  Khi cho cầu nhỏ nhiễm điện tiếp xúc sau tách tổng điện tích chia cho cầu  Hiện tượng xảy tương tự nối hai cầu dây dẫn mảnh cắt bỏ dây nối  Khi chạm tay vào cầu nhỏ dẫn điện tích điện cầu điện tích trở trung hịa download by : skknchat@gmail.com B.VÍ DỤ Bài Hai điện tích định độ lớn vẽ hình lực tương tác chúng? Áp dụng biểu thức định luật Cu- lông: Thay số: F= 4,5.10-5N Vẽ hình: q1 + - Bài 2: Hai điện tích điểm đặt khơng khí cách 10 cm, lực tương tác hai điện tích 1N Đặt hai điện tích vào dầu có = cách 10 cm hỏi lực tương tác chúng bao nhiêu? Hướng dẫn: - Trong khơng khí: - Trong dầu: - Lập tỉ số: C BÀI TẬP VẬN DỤNG q =2 10−6 C q =−2 10−6 Bài Hai điện tích , tương tác chúng 0,4N Xác định khoảng N đặt hai điểm A B không khí Lực C cách AB, vẽ hình lực tương tác ĐS: 30cm Bài Hai điện tích đặt cách khoảng r khơng khí lực tương tác chúng 10 −3 N Nếu với khoảng cách mà đặt điện mơi lực tương tác chúng −3 10 N a/ Xác định số điện môi điện môi b/ Để lực tương tác hai điện tích đặt điện môi lực tương tác đặt không khí phải đặt hai điện tích cách bao nhiêu? Biết khơng khí hai điện tích cách 20cm ĐS: ε=2 ; Bài Trong nguyên tử hiđrô (e) chuyển động tròn quanh hạt nhân theo quỹ đạo trịn có bán kính 5.10 -9 cm a Xác định lực hút tĩnh điện (e) hạt nhân b Xác định tần số (e) ĐS: F=9.10-8 N b.0,7.1016 Hz Bài Hai cầu nhỏ, giống nhau, kim loại Quả cầu A mang điện tích 4,50 µC; cầu B mang điện tích – 2,40 µC Cho chúng tiếp xúc đưa chúng cách 1,56 cm Tính lực tương tác điện chúng download by : skknchat@gmail.com DẠNG 2: ĐỘ LỚN ĐIỆN TÍCH A.LÍ THUYẾT - Khi giải dạng BT cần ý: Hai điện tích có độ lớn thì: |q |=|q | Hai điện tích có độ lớn trái dấu thì: q =−q q =q Hai điện tích thì: Hai điện tích dấu: Hai điện tích trái dấu: 1 q q 0 ⇒|q q |=q q 1 2 - Áp dụng hệ thức định luật Coulomb để tìm chúng tìm q1 q2 - Nếu đề yêu cầu tìm độ lớn cần tìm B VÍ DỤ Bài 1: Hai điện tích điểm nhau, đặt chân không cách khoảng r1 = cm lực tương tác chúng 1,6.10-4 N a) Tìm độ lớn hai điện tích đó? b) Khoảng cách r2 chúng để lực tác dụng chúng 2,5.10-4 N? Hướng dẫn: a) Ta có: Vậy: q = q1= q2= b) Ta có: suy ra: Vậy r2 = 1,6 cm Bài 2: Hai cầu nhỏ tích điện có độ lớn nhau, đặt cách 5cm chân khơng hút lực 0,9N Xác định điện tích hai cầu Hướng dẫn: Tóm tắt: |q1|=|q2| r=5 cm=0 , 05 m download by : skknchat@gmail.com F=0,9 N , lực hút q1=? q2=? Giải Theo định luật Coulomb: F=k Mà Do hai điện tích hút nên: −7 hoặc: q1=−5 10 C ; q2=5 10 −7 C C.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài Hai điện tích điểm nhau, đặt chân không, cách 10 cm Lực đẩy chúng 9.10-5N a/ Xác định dấu độ lớn hai điện tích b/ Để lực tương hai điện tích tăng lần phải tăng hay giảm khoảng cách hai điện tích lần? Vì sao? Xác định khoảng cách hai điện tích lúc ĐS: a/ q1=q2=10 −8 C ; q1=q2=−10 −8 C b/Giảm √3 lần; r '≈5 ,77 cm Bài Hai điện tích có độ lớn nhau, đặt cách 25cm điện môi có số điện mơi lực tương tác chúng 6,48.10-3 N a/ Xác định độ lớn điện tích b/ Nếu đưa hai điện tích khơng khí giữ khoảng cách lực tương tác chúng thay đổi nào? Vì sao? c/ Để lực tương tác hai điện tích khơng khí 6,48.10-3 N phải đặt chúng cách bao nhiêu? |q |=|q |=3 10− C r =r ε≈35 , 36 ĐS: a/ ; b/ tăng lần c/ kk đm √ cm Bài Hai vật nhỏ tích điện đặt cách 50cm, hút lực 0,18N Điện tích tổng cộng hai vật 4.10-6C Tính điện tích vật? ĐS: {|q1 q2|=5 10−12 ¿ ¿¿¿ Bài Hai điện tích điểm có độ lớn đặt chân khơng, cách khoảng cm, chúng xuất lực đẩy F = 1,6.10-4 N a.Hãy xác định độ lớn điện tích điểm trên? b.Để lực tương tác chúng 2,5.10-4N khoảng cách chúng bao nhiêu? ĐS: 667nC 0,0399m download by : skknchat@gmail.com Bài Hai vật nhỏ đặt khơng khí cách đoạn 1m, đẩy lực F= 1,8 N Điện tích tổng cộng hai vật 3.10-5 C Tìm điện tích vật ĐS: ; Bài Hai cầu kim loại nhỏ mang điện tích q q2 đặt khơng khí cách cm, đẩy lực 2,7.10-4 N Cho hai cầu tiếp xúc lại đưa vị trí cũ, đẩy lực 3,6.10-4 N Tính q1, q2 ? ĐS: ; ; đảo lại Bài Hai cầu nhỏ tích điện q1= 1,3.10 -9 C ,q = 6,5.10-9 C đặt cách khoảng r chân khơng đẩy với lực F Cho cầu tiếp xúc đặt cách khoảng r chất điện mơi ε lực đẩy chúng F a, Xác định số điện môi chất điện mơi b, Biết F = 4,5.10 -6 N ,tìm r ĐS: ε=1,8 r=1,3cm DẠNG 3: TƯƠNG TÁC CỦA NHIỀU ĐIỆN TÍCH A.LÍ THUYẾT * Phương pháp: Các bước tìm hợp lực Bước 1: Xác định vị trí điểm đặt điện tích (vẽ hình) Bước : Tính độ lớn lực Bước 3: Vẽ hình vectơ lực Bước 4: Từ hình vẽ xác định phương, chiều, độ lớn hợp lực * Lực: Góc bất kì: góc hợp hai vectơ lực ⃗F o download by : skknchat@gmail.com + Các trường hợp đặc biệt: B VÍ DỤ Bài : Hai điện tích điểm q1 = -10-7 C q2 = 5.10-8 C đặt hai điểm A B chân không cách cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích q = 2.10-8 C đặt điểm C cho CA = cm, CB = cm Hướng dẫn : - Ta có : AB2 = AC2 + BC2 Nên tam giác ABC vuông C Vị trí C hình vẽ - Lực tương tác q1 q0 : A Q - Lực tương tác q2 q0 : B - Lực điện tác dụng lên q0 : Bài 2: Trong chân khơng, cho hai điện tích 8cm Tại điểm C nằm đường trung trực AB cách AB 3cm người ta đặt điện tích q =10−7 C o Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên qo Hướng dẫn : Vị trí điện tích hình vẽ download by : skknchat@gmail.com + Lực q1 tác dụng lên qo: F10=k + Lực q2 tác dụng lên qo: F20 =F10=0 ,036 N F =F + Do 20 10 ( |q1|=|q2| ) nên hợp lực Fo tác dụng lên qo: F o=2 F10 cosC1=2 F10 cos A=2 F10 F o=2 , 036 =57 , 10 −3 AH AC N ⃗ F + Vậy có phương o F o=57 ,6 10 −3 N C.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài Cho hai điện tích điểm đặt hai điểm A B chân không cách 5cm Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên hợp: a/ đặt C, với CA = 2cm; CB = 3cm b/ đặt D với DA = 2cm; DB = 7cm hai trường ĐS: a/ Bài Hai điện tích điểm AB = 5cm Điện tích hợp tác dụng lên ; b/ đặt hai điểm A B chân không, đặt M, MA = 4cm, MB = 3cm Xác định lực điện tổng ĐS: Bài Trong chân không, cho hai điện tích đặt hai điểm A B cách 10cm Tại điểm C nằm đường trung trực AB cách AB 5cm người ta đặt điện tích q =10−7 C o Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên qo download by : skknchat@gmail.com ĐS: 0,025N Bài Có diện tích điểm q1 =q2 = q3 =q = 1,6.10-6 c đặt chân không đỉnh tam giác ABC cạnh a= 16 cm.Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên điện tích ĐS: 1,56N -7 -7 -6 Bài Ba cầu nhỏ mang điện tích q = 6.10 C,q2 = 2.10 C,q3 = 10 C theo thứ tự đường thẳng nhúng nước nguyên chất có = 81 Khoảng cách chúng r 12 = 40cm,r23 = 60cm.Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên cầu ĐS: F1 = 15.10-5N F2 = 2,1.10-5N F3 = 12,9 10-5N Bài Ba điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = -4 10-8 C, q3 = 10-8 C đặt khơng khí ba đỉnh tam giác cạnh cm Xác định vectơ lực tác dụng lên q3 ? ĐS: 0,045N Bài Hai điện tích q1 = 8.10-8 C, q2 = -8.10-8 C đặt A B không khí (AB = 10 cm) Xác định lực tác dụng lên q3 = 8.10-8 C , nếu: a CA = cm, CB = cm b CA = 14 cm, CB = cm c CA = CB = 10 cm.d CA=8cm, CB=6cm ĐS: a, 0,052N b, 0,0331N c, 5,76.10-3N d, 10,69.10-3N Bài Người ta đặt điện tích q1 = 8.10-9 C, q2 = q3 = -8.10-9 C ba đỉnh tam giác cạnh cm khơng khí Xác định lực tác dụng lên điện tích q = 6.10-9 C đặt tâm O tam giác ĐS:72.10-5N DẠNG 4: CÂN BẰNG CỦA ĐIỆN TÍCH A.LÍ THUYẾT Cân điện tích chịu tác dụng lực tĩnh điện * Phương pháp: Hai điện tích : Hai điện tích bằng: đặt hai điểm A B, xác định điểm C đặt điện tích - Điều kiện cân điện tích : + Trường hợp 1: Từ (1)C thuộc đoạn thẳng AB: download by : skknchat@gmail.com để cân r1 q0 r2 q1 q2 A C B Ta có: + Trường hợp 2: trái dấu: Từ (1)C thuộc đường thẳng AB: q0 C r1 Ta có: - Từ (2) (**) - Giải hệ hai pt (*) (**) (* ’) (**) để tìm AC BC * Nhận xét: - Biểu thức (**) không chứa nên vị trí điểm C cần xác định khơng phụ thuộc vào dấu độ lớn -Vị trí cân hai điện tích trái dấu điểm cân nằm ngồi đoạn AB phía điện tích có độ lớn nhỏ hơn.cịn hai điện tích dấu nằm đoạn nối hai điện tích Ba điện tích: - Điều kiện cân q0 chịu tác dụng q1, q2, q3: ⃗ + Gọi F ⃗F =⃗0 + Do q0 cân bằng: Cân điện tích chịu tác dụng nhiều lực ⃗ F0=F⃗10+F⃗20 +⃗F30+ =⃗0 - Giải theo phương pháp hình học hay phép chiếu B VÍ DỤ Bài : Hai điện tích q1 = 4.10-5 C q2 = 1.10-5 C đặt cách cm khơng khí download by : skknchat@gmail.com -5 a) Xác định vị trí đặt điện tích q3 = 1.10 C để q3 nằm cân ? -5 b) Xác định vị trí đặt điện tích q4 = -1.10 C để q4 nằm cân ? Hướng dẫn : - Gọi lực q1 tác dụng lên q3 lực q2 tác dụng lên q3 - Để q3 nằm cân phương, ngược chiều F13 = F23 Vì q1, q2, q3 >0 nên M nằm A B Đặt MA = x q q B A F23 MF 13 Ta có : x = cm b) Nhận xét : thay q4 = -1.10-5 C khơng ảnh hưởng đến lực tương không thay đổi, x = cm tác nên kết B i H a i đ iện tích q1 = 8.10-8 C, q2 = -8.10-8 C đặt A B khơng khí (AB = 10 cm) Xác định lực tác dụng lên q3 = 8.10-8 C , nếu: a CA = cm, CB = cm b CA = 14 cm, CB = cm Hướng dẫn: a, A, B, C thẳng hàng, C AB + A + - C B Độ lớn Áp dụng CT F = F1 = 0,036N F2 = 0,016N F1, F2 phương, chiều Hợp lực: F= F1 + F2 = 0,052N b, A, B, C thẳng hàng + A F1 = 0,0029N F2 = 0,036N F1, F2 phương, ngược chiều Hợp lực F= F - F2 = 0,0331N Bài : Hai điện tích q1 = 8.10-8 C q2 = -8.10-8 C đặt A B không khí cách khoảng AB = cm Xác định lực điện tác dụng lên q3 = 8.10-8 Cđặt C : download by : skknchat@gmail.com a) CA = cm CB = cm b) CA = cm CB = 10 cm c) CA = CB = cm Hướng dẫn: - Sử dụng nguyên lý chồng chất lực điện a) F=F1+F2=0,18N b) F = F1 – F2 = 30,24.10-3 N c) C nằm trung trực AB F = 2F1.cos = 2.F1 = 27,65.10-3 N C.BÀI TẬP VẬN DỤNG Bài Một cầu có khối lượng riêng (aKLR) = 9,8.103 kg/m3,bán kính R=1cm tích điện q = -10 -6 C treo vào đầu sợi dây mảnh có chiều dài l =10cm Tại điểm treo có đặt điện tích âm q0 = - 10 -6 C Tất đặt dầu có KLR D= 0,8 10 kg/m3, số điện mơi =3.Tính lực căng dây? Lấy g=10m/s2 ĐS:0,614N Bài Hai điện tích điện tích đặt A B khơng khí, AB = 8cm Một đặt C Hỏi: a/ C đâu để cân bằng? b/ Dấu độ lớn để cân bằng? ĐS: a/ CA = 8cm; CB = 16cm; b/ Bài Hai điện tích đặt A B khơng khí, AB = 8cm Một điện tích đặt C Hỏi: a/ C đâu để cân bằng? b*/ Dấu độ lớn để ĐS: a/ CA = 4cm; CB = 12cm; b/ hai sợi dây chiều dài cân bằng? Bài 4* Hai cầu nhỏ giống nhau, có điện tích q khối lượng m = 10g treo vào điểm O Giữ cầu cố định theo phương thẳng đứng, dây treo cầu bị lệch góc so với phương thẳng đứng Cho Tìm q? ĐS: Bài Hai điện tích điểm q1 = 10-8 C, q2 = 10-8 C đặt A B cách cm chân không download by : skknchat@gmail.com a Xác định lực tương tác hai điện tích? b Xác định vecto lực tác dụng lên điện tích q0 = 10-6 C đặt trung điểm AB c Phải đặt điện tích q3 = 10-6 C đâu để điện tích q3 nằm cân bằng? Bài Hai điện tích điểm q1 = q2 = -4 10-6C, đặt A B cách 10 cm khơng khí Phải đặt điện tích q3 = 10-8C đâu để q3 nằm cân bằng? Bài Hai điện tích q1 = - 10-8 C, q2= -8 10-8 C đặt A B khơng khí, AB = cm.Một điện tích q3 đặt C Hỏi: a C đâu để q cân bằng? b Dấu độ lớn q để q1 q2 cân ? Bài 8: Ba cầu nhỏ khối lượng m, treo vào sợi dây chiều dài l buộc vào điểm Khi tách điện tích q nhau, chúng đẩy xếp thành tam giác có cạnh a Tính điện tích q cầu? ĐS: Bài 9:Cho cầu giống hệt nhau, khối lượng m điện tích.Ở trạng thái cân vị trí ba cầu điểm treo chung O tạo thành tứ diện Xác định điện tích cầu? ĐS: C BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 1.1 Có hai điện tích điểm q1 q2, chúng đẩy Khẳng định sau đúng? A q1> q2 < B q1< q2 > C q1.q2 > D q1.q2 < 1.2 Phát biểu sau đúng? A Khi nhiễm điện tiếp xúc, electron dịch chuyển từ vật nhiễm điện sang vật không nhiễm điện B Khi nhiễm điện tiếp xúc, electron dịch chuyển từ vật không nhiễm điện sang vật nhiễm điện C Khi nhiễm điện hưởng ứng, electron dịch chuyển từ đầu sang đầu vật bị nhiễm điện D Sau nhiễm điện hưởng ứng, phân bố điện tích vật bị nhiễm điện không thay đổi Độ lớn lực tương tác hai điện tích điểm khơng khí A tỉ lệ với bình phương khoảng cách hai điện tích B tỉ lệ với khoảng cách hai điện tích C tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách hai điện tích D tỉ lệ nghịch với khoảng cách hai điện tích 1.4 Khoảng cách prôton êlectron r = 5.10-9 (cm), coi prơton êlectron điện tích điểm Lực tương tác chúng là: A lực hút với F = 9,216.10-12 (N) B lực đẩy với F = 9,216.10-12 (N) C lực hút với F = 9,216.10-8 (N) D lực đẩy với F = 9,216.10-8 (N) download by : skknchat@gmail.com 1.5 Hai điện tích điểm đặt chân không cách khoảng r = (cm) Lực đẩy chúng F = 1,6.10-4 (N) Độ lớn hai điện tích là: A q1 = q2 = 2,67.10-9 (ỡC) C q1 = q2 = 2,67.10-9 (C) 1.6 Hai điện tích điểm đặt chân không cách khoảng r = (cm) Lực đẩy chúng F1 = 1,6.10-4 (N) Để lực tương tác hai điện tích F = 2,5.10-4 (N) khoảng cách chúng là: A r2 = 1,6 (m) B r2 = 1,6 (cm).C r2 = 1,28 (m) D r2 = 1,28 (cm) 1.7 Hai điện tích điểm q = +3 ( C) q2 = -3 ( C),đặt dầu (ồ = 2) cách khoảng r = (cm) Lực tương tác hai điện tích là: A lực hút với độ lớn F = 45 (N) B lực đẩy với độ lớn F = 45 (N) C lực hút với độ lớn F = 90 (N) D lực đẩy với độ lớn F = 90 (N) 1.8 Hai điện tích điểm đặt nước (ồ = 81) cách (cm) Lực đẩy chúng 0,2.10-5 (N) Hai điện tích A trái dấu, độ lớn 4,472.10-2 ( C trái dấu, độ lớn 4,025.10-9 ( 1.9 Hai cầu nhỏ có điện tích 10-7 (C) 4.10-7 (C), tương tác với lực 0,1 (N) chân không Khoảng cách chúng là: A r = 0,6 (cm) B r = 0,6 (m) C r = (m) D r = (cm) 1.10* Có hai điện tích q1 = + 2.10-6 (C), q = - 2.10-6 (C), đặt hai điểm A, B chân không cách khoảng (cm) Một điện tích q = + 2.10-6 (C), đặt đương trung trực AB, cách AB khoảng (cm) Độ lớn lực điện hai điện tích q1 q2 tác dụng lên điện tích q3 là: A F = 14,40 (N) B F = 17,28 (N) C F = 20,36 (N) D F = 28,80 (N) 1.11Phát biểu sau khơng đúng? A Hạt êlectron hạt có mang điện tích âm, có độ lớn 1,6.10 -19 (C) B Hạt êlectron hạt có khối lượng m = 9,1.10-31 (kg) C Nguyên tử nhận thêm êlectron để trở thành ion D êlectron chuyển động từ vật sang vật khác 1.12 Phát biểu sau không đúng? A Theo thuyết êlectron, vật nhiễm điện dương vật thiếu êlectron B Theo thuyết êlectron, vật nhiễm điện âm vật thừa êlectron C Theo thuyết êlectron, vật nhiễm điện dương vật nhận thêm ion dương D Theo thuyết êlectron, vật nhiễm điện âm vật nhận thêm êlectron 1.13 Phát biết sau không đúng? A Vật dẫn điện vật có chứa nhiều điện tích tự B Vật cách điện vật có chứa điện tích tự C Vật dẫn điện vật có chứa điện tích tự D Chất điện môi chất có chứa điện tích tự 1.14 Phát biểu sau không đúng? A Trong trình nhiễm điện cọ sát, êlectron chuyển từ vật sang vật B Trong trình nhiễm điện hưởng ứng, vật bị nhiễm điện trung hoà điện C Khi cho vật nhiễm điện dương tiếp xúc với vật chưa nhiễm điện, êlectron chuyển từ vật chưa nhiễm điện sang vật nhiễm điện dương download by : skknchat@gmail.com D Khi cho vật nhiễm điện dương tiếp xúc với vật chưa nhiễm điện, điện tích dương chuyển từ vật vật nhiễm điện dương sang chưa nhiễm điện 1.15 Khi đưa cầu kim loại không nhiễm điện lại gần cầu khác nhiễm điện A hai cầu đẩy B hai cầu hút C không hút mà không đẩy D hai cầu trao đổi điện tích cho 1.16 Phát biểu sau không đúng? A Trong vật dẫn điện có nhiều điện tích tự B Trong điện mơi có điện tích tự C Xét tồn vật nhiễm điện hưởng ứng vật trung hoà điện D Xét tồn vật nhiễm điện tiếp xúc vật trung hoà điện download by : skknchat@gmail.com ... khoảng cách mà đặt điện mơi lực tương tác chúng −3 10 N a/ Xác định số điện môi điện môi b/ Để lực tương tác hai điện tích đặt điện mơi lực tương tác đặt khơng khí phải đặt hai điện tích cách bao... tự B Vật cách điện vật có chứa điện tích tự C Vật dẫn điện vật có chứa điện tích tự D Chất điện mơi chất có chứa điện tích tự 1.14 Phát biểu sau khơng đúng? A Trong q trình nhiễm điện cọ sát,... chuyển từ vật sang vật B Trong trình nhiễm điện hưởng ứng, vật bị nhiễm điện trung hoà điện C Khi cho vật nhiễm điện dương tiếp xúc với vật chưa nhiễm điện, êlectron chuyển từ vật chưa nhiễm điện