Giải SBT Vật lí 11 CTST Bài 11. Định luật coulomb về tương tác tĩnh điện có đáp án

Đáp án đúng là B

Điện tích của một electron có giá trị bằng -1,6.10$^{-19}$ C.

Đáp án đúng là C

Hiện tượng nhiễm điện do cọ xát.

Đáp án đúng là D

Công thức đúng $F=k\frac{|{q}_{1}{q}_{2}|}{{r}^{2}}$

Đáp án đúng là A

Hai điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau.

Đáp án đúng là C

Đối với hai điện tích điểm q$_{1}$ và q$_{2}$ có tương tác đẩy, nghĩa là chúng mang điện tích cùng dấu với nhau, do đó ${q}_{1}{q}_{2}>0$.

Đáp án đúng là B

Theo nguyên lí tổng hợp lực nên công thức đúng là ${\overrightarrow{F}}_{0}={\overrightarrow{F}}_{10}+{\overrightarrow{F}}_{20}$.

Đáp án đúng là D

Vì $F\sim \frac{1}{{r}^{2}}$ nên khi khoảng cách giữa chúng tăng 2 lần thì lực tương tác sẽ giảm 4 lần.

Đáp án đúng là B

Khi đưa một thanh kim loại tích điện dương lại gần một vị trí trên đĩa thì đĩa sẽ bị nhiễm điện do hưởng ứng ở hai đầu, tuy nhiên xét cả đĩa thì điện tích của đĩa không thay đổi.

Đáp án đúng là B

Ta có: $F=k\frac{{q}^{2}}{{r}^{2}}$, suy ra: $r=\sqrt{\frac{k}{F}}|q|=\sqrt{\frac{9\cdot {10}^{9}}{2{,}5\cdot {10}^{-6}}}{10}^{-9}=0{,}06\text{m}$

Đáp án đúng là A

Số electron là: ${N}_{e}=|\frac{q}{e}|=|\frac{-9{,}6\cdot {10}^{-13}}{-1,{6.10}^{-19}}|={6.10}^{6}$ hạt. Vì q < 0 nên hạt bụi thừa 6.10$^{6}$ hạt electron.

Đáp án đúng là D

Vì hai điện tích trái dấu, nên lực do mỗi điện tích tác dụng lên điện tích q$_{0}$ chỉ ngược chiều khi đặt q$_{0}$ trên đường thẳng nối hai điện tích và nằm ngoài khoảng giữa hai điện tích và gần điện tích có độ lớn yếu hơn (gần điện tích -Q hơn). Gọi r$_{1}$, r$_{2}$ là khoảng cách từ điện tích ${q}_{1}=2Q,{q}_{2}=-Q$ đến điện tích q$_{0}$ và r là khoảng cách giữa hai điện tích ấy.

Vì lực do q$_{1}$ và q$_{2}$ tác dụng lên q$_{0}$ cân bằng nhau nên:

${F}_{10}={F}_{20}\Rightarrow \frac{|{q}_{1}|}{{r}_{1}^{2}}=\frac{|{q}_{2}|}{{r}_{2}^{2}}\Rightarrow {r}_{1}=\sqrt{2}{r}_{2}$

Mà ${r}_{1}={r}_{2}+r$, nên ta được ${r}_{2}=\frac{r}{\sqrt{2}-1}>r$.

Có ba cách làm vật bị nhiễm điện:

- Nhiễm điện do cọ xát: Chà xát thước nhựa lên bàn thì thấy sau đó thước nhựa có thể hút các vụn giấy.

- Nhiễm điện do tiếp xúc: Cho quả cầu nhiễm điện tiếp xúc với quả cầu trung hoà về điện thì quả cầu lúc sau cũng nhiễm điện.

- Nhiễm điện do hưởng ứng: Đưa một đầu của thanh nhiễm điện lại gần một thanh trung hoà về điện thì thấy một đầu của thanh cũng nhiễm điện.

Lực tĩnh điện ${\overrightarrow{F}}_{10},{\overrightarrow{F}}_{20}$ do q$_{1}$ và q$_{2}$ gây ra tại M cùng hướng với nhau nên:

${F}_{0}={F}_{10}+{F}_{20}=k\frac{|{q}_{0}|(|{q}_{1}|+|{q}_{2}|)}{{(\frac{AB}{2})}^{2}}=9\cdot {10}^{9}\cdot \frac{{10}^{-8}(8\cdot {10}^{-8}+3\cdot {10}^{-8})}{{(\frac{0{,}03}{2})}^{2}}=0{,}044\text{N}$

Lực tĩnh điện tổng hợp tác dụng lên q$_{0}$ có phương trùng với đường nối AB và hướng về phía q$_{2}$.

a) Do ${q}_{1}{q}_{2}>0$, nên để q$_{3}$ cân bằng thì q$_{3}$ phải nằm trong đoạn AB.

Ta có: ${\overrightarrow{F}}_{3}={\overrightarrow{F}}_{13}+{\overrightarrow{F}}_{23}=\overrightarrow{0}$.

$\Rightarrow {F}_{13}={F}_{23}\Leftrightarrow k\frac{|{q}_{1}{q}_{3}|}{εA{C}^{2}}=k\frac{|{q}_{2}{q}_{3}|}{εB{C}^{2}}\Leftrightarrow \frac{6}{A{C}^{2}}=\frac{54}{B{C}^{2}}\Leftrightarrow 3AC-BC=0.$

Mà $AC+BC=AB=6\text{cm}\Rightarrow AC=1{,}5\text{cm}$ và BC = 4,5 cm.

Vậy điểm C cách điểm A và B lần lượt là 1,5 cm và 4,5 cm.

b) Vì ${q}_{1}{q}_{2}>0$, nên lực tác dụng lên q$_{2}$ là lực đẩy. Vậy để hệ cân bằng thì ${q}_{3}<0$.

${F}_{12}={F}_{32}\Leftrightarrow k\frac{|{q}_{1}{q}_{2}|}{εA{B}^{2}}=k\frac{|{q}_{2}{q}_{3}|}{εB{C}^{2}}\Leftrightarrow \frac{|{q}_{1}|}{A{B}^{2}}=\frac{|{q}_{3}|}{B{C}^{2}}$

$\Rightarrow |{q}_{3}|=|{q}_{1}|\frac{B{C}^{2}}{A{B}^{2}}=6\cdot {(\frac{4{,}5}{6})}^{2}=3{,}375μ\text{C}$

Vậy điện tích của q$_{3}$ là $-3{,}375μ\text{C}$.

Ban đầu: $F=k\frac{|{q}_{1}{q}_{2}|}{{R}^{2}}\Rightarrow |{q}_{1}{q}_{2}|=\frac{F{R}^{2}}{k}\Rightarrow {q}_{1}{q}_{2}=1{,}2\cdot {10}^{-17}{\text{C}}^{2}$.

Vì hai quả cầu như nhau và hệ cô lập về điện, nên sau khi tiếp xúc điện tích trên mỗi quả cầu là ${q}_{1}^{\text{'}}={q}_{2}^{\text{'}}=\frac{{q}_{1}+{q}_{2}}{2}$.

Khi đó: ${F}^{'}=\frac{k}{{R}^{2}}{(\frac{{q}_{1}+{q}_{2}}{2})}^{2}\Leftrightarrow {({q}_{1}+{q}_{2})}^{2}=\frac{4{F}^{'}{R}^{2}}{k}\Leftrightarrow {q}_{1}+{q}_{2}=\pm \sqrt{\frac{4{F}^{'}{R}^{2}}{k}}=\pm {8.10}^{-9}\text{C.}$

Trường hợp 1: ${q}^{2}-{8.10}^{-9}q+1,{2.10}^{-17}=0$.

Suy ra: $\{\begin{matrix}{q}_{1}={2.10}^{-9}\text{C} \\ {q}_{2}={6.10}^{-9}\text{C}\end{matrix}$ hoặc $\{\begin{matrix}{q}_{1}={6.10}^{-9}\text{C} \\ {q}_{2}={2.10}^{-9}\text{C}\end{matrix}$

Trường hợp 2: ${q}^{2}+{8.10}^{-9}q+1,{2.10}^{-17}=0$.

Suy ra: $\{\begin{matrix}{q}_{1}=-{2.10}^{-9}\text{C} \\ {q}_{2}=-{6.10}^{-9}\text{C}\end{matrix}$ hoặc $\{\begin{matrix}{q}_{1}=-{6.10}^{-9}\text{C} \\ {q}_{2}=-{2.10}^{-9}\text{C}\end{matrix}$