12 câu trắc nghiệm Vật lí 11 Kết nối tri thức Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích (Đúng sai - Trả lời ngắn) có đáp án

Hướng dẫn giải

b. Để ${q_3}$nằm cân bằng thì $\overrightarrow {{F_3}} = \overrightarrow {{F_{13}}} + \overrightarrow {{F_{23}}} = \vec 0 \Rightarrow \overrightarrow {{F_{13}}} = - \overrightarrow {{F_{23}}} \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\overrightarrow {{F_{13}}} \uparrow \downarrow \overrightarrow {{F_{23}}} \\{F_{13}} = {F_{23}}\end{array} \right.$

$\overrightarrow {{F_{13}}} \uparrow \downarrow \overrightarrow {{F_{23}}} \Rightarrow$ ${q_3}$nằm trong đoạn AB (C nằm trong đoạn thẳng AB).

c. ${F_{13}} = {F_{23}} \Rightarrow k\frac{{\left| {{q_1}{q_3}} \right|}}{{{\rm{A}}{{\rm{C}}^2}}} = k\frac{{\left| {{q_2}{q_3}} \right|}}{{{\rm{B}}{{\rm{C}}^2}}} \Rightarrow \frac{{{\rm{AC}}}}{{{\rm{BC}}}} = \sqrt {\frac{{\left| {{q_1}} \right|}}{{\left| {{q_2}} \right|}}} = \sqrt {\frac{6}{{54}}} = \frac{1}{3}$ mà ${\rm{AC}} + {\rm{BC}} = 6{\rm{ cm}}$

$\Rightarrow \{\begin{matrix}\text{AC}=1{,}5\text{cm} \\ \text{BC}=4{,}5\text{cm}\end{matrix}$

d. Do ${q_1}{q_2} > 0$ nên ${q_1}$ sẽ tác dụng lực đẩy lên ${q_2}$. Để ${q_2}$ cân bằng thì ${q_3}$cần tác dụng lực hút lên ${q_2}$. Tương tự với ${q_1}$. Suy ra ${q_3} < 0$.

Điện tích điểm ${q_2}$ cân bằng thì ${F_{12}} = {F_{32}} \Rightarrow k\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{{\rm{A}}{{\rm{B}}^2}}} = k\frac{{\left| {{q_3}{q_2}} \right|}}{{{\rm{C}}{{\rm{B}}^2}}} \Rightarrow \left| {{q_3}} \right| = \left| {{q_1}} \right|\frac{{{\rm{C}}{{\rm{B}}^2}}}{{{\rm{A}}{{\rm{B}}^2}}} = 6.\frac{{4,{5^2}}}{{{6^2}}} = 3{,}375{\rm{ \mu C}}$

$\Rightarrow {q_3} = - 3{,}375{\rm{ \mu C}}$

Hướng dẫn giải

b. Điện tích của mỗi quả cầu sau khi tiếp xúc: $q = \frac{{{q_1} + {q_2}}}{2} = \frac{{ - 3,{{2.10}^{ - 7}} + 2,{{4.10}^{ - 7}}}}{2} = - 0,{4.10^{ - 7}}{\rm{ C}}$

c. Lực tương tác giữa hai quả cầu trước khi tiếp xúc: $F = k\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{{r^2}}} = {9.10^9}.\frac{{\left| { - 3,{{2.10}^{ - 7}}.2,{{4.10}^{ - 7}}} \right|}}{{0,{{12}^2}}} = 0{,}048{\rm{ N}}$

d. Lực tương tác giữa hai quả cầu sau khi tiếp xúc: $\frac{{F'}}{F} = \frac{{{q^2}}}{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}} = \frac{{{{\left( { - 0,{{4.10}^{ - 7}}} \right)}^2}}}{{\left| { - 3,{{2.10}^{ - 7}}.2,{{4.10}^{ - 7}}} \right|}} = \frac{1}{{48}}$

Hướng dẫn giải

c. $F = k\frac{{\left| {2{q_p}{q_e}} \right|}}{{{r^2}}} = {9.10^9}.\frac{{\left| {2.1,{{6.10}^{ - 31}}.\left( { - 1,{{6.10}^{ - 31}}} \right)} \right|}}{{{{\left( {2,{{94.10}^{ - 11}}} \right)}^2}}} \approx 5,{3.10^{ - 7}}{\rm{ N}} \approx {\rm{0{,}53 \mu N}}$

d. Do electron chuyển động tròn đều quanh hạt nhân nên lực điện đóng vai trò là lực hướng tâm.

${F_{ht}} = F \Rightarrow m{\omega ^2}r = F \Rightarrow \omega = \sqrt {\frac{F}{{mr}}} = \sqrt {\frac{{5,{{33.10}^{ - 7}}}}{{9,{{1.10}^{ - 31}}.2,{{94.10}^{ - 11}}}}} \approx 1,{41.10^{17}}{\rm{ rad/s}}$

Hướng dẫn giải

a. Chỉ có thể hai quả cầu được tích điện cùng loại $\left( {{q_A}{q_B} > 0} \right)$, không thể kết luận cụ thể hai quả cầu mang điện tích dương hay điện tích âm.

b. Đối với quả cầu A, lực tổng hợp của lực điện và trọng lực $\left( {\overrightarrow {{F_d}} + \vec P} \right)$ và lực căng dây $\vec T$ là hai lực cân bằng.

c. ${F}_{d}=P\tan α=mg\tan α=0{,}0015.9{,}8.\tan {20}^{^{\circ}}\approx 5,{35.10}^{-3}\text{N}$

d. ${F_d} = k\frac{{{q^2}}}{{{r^2}}} \Rightarrow \left| q \right| = r\sqrt {\frac{{{F_d}}}{k}} = 0{,}026\sqrt {\frac{{5,{{35.10}^{ - 3}}}}{{{{9.10}^9}}}} \approx {2.10^{ - 8}}{\rm{ C}} = 0{,}02{\rm{ \mu C}}$

Đáp án:

-

3

,

1

Hướng dẫn giải

$q = \frac{{2{,}1 + 26{,}4 - 5{,}9 - 35}}{4} = - 3{,}1{\rm{ \mu C}}$

Đáp án:

2

,

2

5

Hướng dẫn giải

$$\frac{{F'}}{F} = \frac{{\left| {{{q'}_1}{{q'}_2}} \right|}}{{{{r'}^2}}}\frac{{{r^2}}}{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}} = \frac{{\left| {3{q_1}3{q_2}} \right|}}{{{{(2r)}^2}}}\frac{{{r^2}}}{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}} = \frac{9}{4} = 2{,}25$$

Đáp án:

0

,

9

2

Hướng dẫn giải

$F = \frac{{\left| {{q_e}.{q_p}} \right|}}{{4\pi {\varepsilon _0}}} = \frac{{{{\left( {1,{{6.10}^{ - 19}}} \right)}^2}}}{{4\pi 8,{{85.10}^{ - 12}}.{{({{5.10}^{ - 11}})}^2}}} = 9,{21.10^{ - 8}}{\rm{ N}} \approx 0{,}92{\rm{ nN}}$

Đáp án:

5

,

6

Hướng dẫn giải

$F = k\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{{r^2}}} = {9.10^9}\frac{{{{\left( {{{10}^{ - 9}}} \right)}^2}}}{{0,{{04}^2}}} = 5,{625.10^{ - 6}}{\rm{ N}} \approx 5{,}625{\rm{ \mu N}}$

Đáp án:

0

,

5

4

Hướng dẫn giải

Gọi A, B, C lần lượt là vị trí đặt ${q_1}$, ${q_2}$, ${q_3}$

Điều kiện lực điện tác dụng lên điện tích ${q_3}$ bằng 0 là lực tổng hợp phải cân bằng.

$$\overrightarrow {{F_3}} = \overrightarrow {{F_{13}}} + \overrightarrow {{F_{23}}} = \vec 0 \Rightarrow \overrightarrow {{F_{13}}} = - \overrightarrow {{F_{23}}} \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{F_{13}} \uparrow \downarrow {F_{23}}\\{F_{13}} = {F_{23}}\end{array} \right.$$

Vì ${F_{13}} \uparrow \downarrow {F_{23}}$ nên điểm C nằm trên đường thẳng AB và ${q_1}$, ${q_2}$ trái dấu nên điểm C nằm ngoài khoảng AB

$\Rightarrow \left| {{\rm{AC}} - {\rm{BC}}} \right| = {\rm{AB}} = 0{,}2{\rm{ m}}$ (1)

Mà ${F_{13}} = {F_{23}} \Rightarrow k\frac{{\left| {{q_1}{q_3}} \right|}}{{{\rm{A}}{{\rm{C}}^2}}} = k\frac{{\left| {{q_2}{q_3}} \right|}}{{{\rm{B}}{{\rm{C}}^2}}} \Rightarrow \frac{{\left| {{q_1}} \right|}}{{{\rm{A}}{{\rm{C}}^2}}} = \frac{{\left| {{q_2}} \right|}}{{{\rm{B}}{{\rm{C}}^2}}} \Rightarrow \frac{{{\rm{BC}}}}{{{\rm{AC}}}} = \sqrt {\frac{{\left| {{q_2}} \right|}}{{\left| {{q_1}} \right|}}} = \frac{{\sqrt {10} }}{5}$ (2)

(1) (2)$\Rightarrow {\rm{AC}} \approx 0{,}54{\rm{ m}}$

Đáp án:

2

,

9

4

Hướng dẫn giải

Lực tương tác tĩnh điện của phân tử DNA $F = k\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{\varepsilon {r^2}}} = {9.10^9}.\frac{{{{(1,{{6.10}^{ - 19}})}^2}}}{{81.{{\left( {0,{{459.10}^{ - 6}}} \right)}^2}}} = 1,{35.10^{ - 17}}{\rm{ N}}$

Độ cứng của phân tử là $k = \frac{{{F_{dh}}}}{{\Delta l}} = \frac{F}{{1\% l}} = \frac{{1,{{35.10}^{ - 17}}}}{{1\% .0,{{459.10}^{ - 6}}}} \approx 2,{94.10^{ - 9}}{\rm{ N/m}}$