Sử dụng máy tính cầm tay FX570ES để giải bài tập Vật lí 11(p1)
Đề thi

Sử dụng máy tính cầm tay FX570ES để giải bài tập Vật lí 11(p1)

A
Admin
Vật lýLớp 1174 lượt thi
51 câu hỏi
1. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích điểm bằng nhau đặt trong chân không, cách nhau một đoạn r = 4 cm. Lực đẩy tĩnh điện giữa chúng là F = 10-5 N.

a) Tìm độ lớn mỗi điện tích.

b) Tìm khoảng cách r' giữa chúng để lực đẩy tĩnh điện là F' = 2,5.10-6 N.

Xem đáp án

a) Độ lớn mỗi điện tích:

Ta có: F = k|q1q2|r2 = kq2r2

|q| = rFk= 4.10-2 10-59.1091,3.10-9 (C).

 b) Khoảng cách r'=qkF'=1,3.1099.1092,5.106  

= 7,8.10-2 m = 7,8 cm

2. Tự luận
1 điểm

Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại A và B đặt trong không khí, có điện tích lần lượt là q1=-3,2.10-7 C và q2=2,4.10-7 C, cách nhau một khoảng 12 cm.

a) Xác định số electron thừa, thiếu ở mỗi quả cầu và lực tương tác điện giữa chúng.

b) Cho hai quả cầu tiếp xúc điện với nhau rồi đặt về chỗ cũ. Xác định lực tương tác điện giữa hai quả cầu sau đó.

Xem đáp án

a) Số electron thừa ở quả cầu A:

N1 = 3,2.1071,6.1019  = 2.1012 electron.

Số electron thiếu ở quả cầu B:

N2 = 2,4.1071,6.1019  = 1,5.1012 electron.

Lực tương tác điện giữa chúng là lực hút và có độ lớn:

F=kq1q2r2=9.109.3,2.107.2,4.10712.1022=48.103N

b) Khi cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau rồi tách ra, điện tích của mỗi quả cầu là: q1'  = q2'  = q’ = q1+q22 = 3,2.107+2,4.1072  = - 0,4.10-7 C;

lực tương tác giữa chúng lúc này là lực đẩy và có độ lớn:

F'=kq1'.q2'r2=9.109.-0,4.10720,122=103N

3. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích q1q2 đặt cách nhau 20 cm trong không khí, chúng đẩy nhau với một lực F = 1,8 N. Biết q1+q2 = -6.10-6 C và q1>q2. Xác định loại điện tích của q1 và q2. Vẽ các véc tơ lực tác dụng của điện tích này lên điện tích kia. Tính q1 và q2.

Xem đáp án

Hai điện tích đẩy nhau nên chúng cùng dấu; vì q1+q2 < 0 nên chúng đều là điện tích âm.

Véc tơ lực tương tác điện giữa hai điện tích:

 

Ta có: F =k|q1q2|r2q1q2 = Fr2k  = 1,8.0,229.109  = 8.10-12;

q1 và q2 cùng dấu nên q1q2=q1q2=8.10-12  (1) và q1+q2=-6.10-6(2).

Từ (1) và (2) ta thấy q1 và q2 là nghiệm của phương trình: x2+6.10-6 x + 8.10-12 =0

x1= -2.10-6x2= -4.10-6. Kết quả q1=-2.10-6Cq2=-4.10-6Choặc x1=-4.10-6Cx2=-2.10-6C

q1>q2 q1=-4.10-6C ; q2= -2.10-6C.

4. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích q1 và q2 đặt cách nhau 30 cm trong không khí, chúng hút nhau với một lực F = 1,2 N. Biết q1+q2=-6.10-6 C và q1>q2. Xác định loại điện tích của q1 và q2. Tính q1 và q2.

Xem đáp án

Hai điện tích hút nhau nên chúng trái dấu nhau; vì q1+q2<0q1<q2 nên q1>0; q2<0

 

Ta có: F =k|q1q2|r2 q1q2 = Fr2k = 1,2.0,329.109  = 12.10-12;

q1 và q2 trái dấu nên q1q2 = - q1q2 = 12.10-12 (1); theo bài ra thì q1+q2=-4.10-6(2).

Từ (1) và (2) ta thấy q1 và q2 là nghiệm của phương trình: x2 + 4.10-6 x -12.10-12 = 0

x1=2.10-6x2=-6.10-6. Kết qu q1=2.10-6Cq2=-6.10-6Choc q1=-6.10-6Cq2=2.10-6C

Vì q1<q2 q1=2.10-6C; q2=-6.10-6C

5. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích q1 và q2 đặt cách nhau 15 cm trong không khí, chúng hút nhau với một lực F = 4,8 N. Biết q1+q2=3.10-6C; |q1<q2. Xác định loại điện tích của q1 và q2 . Vẽ các véc tơ lực tác dụng của điện tích này lên điện tích kia. Tính q1 và q2.

Xem đáp án

Hai điện tích hút nhau nên chúng trái dấu nhau; vì q1+q2>0q1<q2nên q1<0; q2>0.

 

F = k|q1q2|r2 q1q2 =  = = 12.10-12; vì q1 và q2 trái dấu nên:

q1q2=-q1q2 = 12.10-12  (1) và q1 + q2 = - 4.10-6 (2).

Từ (1) và (2) ta thấy q1 và q2 là nghiệm của phương trình: x2+4.10-6 x - 12.10-12=0 = 0

x1==2.10-6x2=-6.10-6. Kết qu q1=2.10-6Cq2=-6.10-6Choc q1=-6.10-6Cq2=2.10-6C

Vì q1<q2q1=2.106C; q2=-6.10-6C

6. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau được đặt cách nhau 12 cm trong không khí. Lực tương tác giữa hai điện tích đó bằng 10 N. Đặt hai điện tích đó trong dầu và đưa chúng cách nhau 8 cm thì lực tương tác giữa chúng vẫn bằng 10 N. Tính độ lớn các điện tích và hằng số điện môi của dầu.

Xem đáp án

Khi đặt trong không khí: q1=q2 = F.r2k=10.(12.102)29.109 = 4.10-6 C.

Khi đặt trong dầu: ε=k.|q1q2|Fr2=9.109.|4.106.4.106|10.(8.102)2=2,25

7. Tự luận
1 điểm

Hai vật nhỏ giống nhau (có thể coi là chất điểm), mỗi vật thừa một electron. Tìm khối lượng của mỗi vật để lực tĩnh điện bằng lực hấp dẫn. Cho hằng số hấp dẫn G = 6,67.10-11N.m2/kg2.

Xem đáp án

Lực tĩnh điện: F = k|q1q2|r2 = kq2r2; lực hấp dẫn: F'=Gq1q2r2=Gm2r2

Để F = F' thì: kq2r2=Gm2r2m=qkG=1,6.10-199.1096,67.10-11=1,86.10-19(kg)

8. Tự luận
1 điểm

Hai viên bi kim loại rất nhỏ (coi là chất điểm) nhiễm điện âm đặt cách nhau 6 cm thì chúng đẩy nhau với một lực F1 = 4 N. Cho hai viên bi đó chạm vào nhau sau đó lại đưa chúng ra xa với cùng khoảng cách như trước thì chúng đẩy nhau với lực F2 = 4,9 N. Tính điện tích của các viên bi trước khi chúng tiếp xúc với nhau.

Xem đáp án

Trước khi tiếp xúc: f1k.q1q2r2q1q2=f1r2k=4(6.10-2)-29.109=16.10-13;

vì q1 < 0 và q2 < 0 nên: q1q2=q1q2=16.10-13 (1).

Sau khi tiếp xúc: q1'=q2'=q1+q22f2=k(q1+q2)24.r2

(q1+q2)2=4f2r2k=4.4,9.(6.102)29.109=78,4.10-13q1+q2=28.10-7;

Vì q1<0 và q2<0 nên q1+q2=-28.10-7q2=-q1+28.10-7 (2);

Thay (2) vào (1) ta có:

-q12-28.10-7q1=16.10-13q12+28.10-7q1+160.10-14=0

Giải ra ta có: q1=-8.10-7C; q2=-20.10-7C hoc q1=-20.10-7C; q2=-8.10-7C.

9. Tự luận
1 điểm

Hai quả cầu nhỏ hoàn toàn giống nhau, mang điện tích q1,q2 đặt trong chân không cách nhau 20cm thì hút nhau bằng một bằng lực F1=5.10-5 N. Đặt vào giữa hai quả cầu một tấm thủy tinh dày d = 5cm, có hằng số điện môi = 4 .Tính lực tác dụng giữa hai quả cầu lúc này.

Xem đáp án

Lực tĩnh điện  F=kq1q2εr2F.r2.ε=kq1q2 không đổi.

Khi điện môi không đồng nhất: khoảng cách mới giữa hai điện tích: rm=ådiεi

(Khi đặt hệ điện tích vào môi trường điện môi không đồng chất, mỗi điện môi có chiều dày là di và hằng số điện môi ɛi thì coi như đặt trong chân không với khoảng cách tăng lên là (diεdi)

Ta có : Khi đặt vào khoảng cách hai điện tích tấm điện môi chiều dày d thì khoảng cách mới tương đương là rm=r1+r2=d1+d2ε=0,15+0,054=0,25 m

 

Vậy : F0.r02=F.r2F=F0r0r2=5.1050,20,252=5.105.1625=3,2.105N

Hoặc dùng công thức:

F=F0.r1r1+d(ε1)2=5.105.0,20,2+0,05(41)2=5.105.0,20,252=3,2.105N

 

10. Tự luận
1 điểm

Cho hai điện tích điểm q1=10-8C và q2=-2.10-8C C  đặt tại hai điểm A và B cách nhau 10 cm trong không khí.

a) Tìm lực tương tác tĩnh diện giữa hai điện tích.

b) Muốn lực hút  giữa chúng là 7,2.10-4N. Thì khoảng cách giữa chúng bây giờ là bao nhiêu?

c) Thay q2 bởi điện tích điểm q3 cũng đặt tại B như câu b) thì lực lực đẩy giữa chúng bây giờ là 3,6.10-4 N. Tìm q3?

d) Tính lực tương tác tĩnh điện giữa q1 và q3 như trong câu c (chúng đặt cách nhau 10 cm) trong chất parafin có hằng số điện môi ε=2.

Xem đáp án

a) Tìm lực tương tác tĩnh diện giữa hai điện tích.

- Lực tương tác giữa hai điện tích là:

F=kq1.q2r2=9.109.108.2.1080,12=1,8.104N.

 b) Muốn lực hút  giữa chúng là 7,2.10-4 N. Tính khoảng cách giữa chúng:

Vì lực F tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách nên khi F'=7,2.10-4N=4F( tăng lên 4 lần) thì khoảng cách r giảm 2 lần: r'=r2=0,12= 0,05 (m) =5 (cm).

Hoặc dùng công thức:

F'=kq1.q2r2r=kq1.q2F'=9.109108.2.1087,2.104= 0,05 (m) = 5 (cm).

c) Thay q2 bởi điện tích điểm q3 cũng đặt tại B như câu b thì lực lực đẩy giữa chúng bây giờ là 3,6.10-4N. Tìm q3?

F=kq1.q3r2=>q3=F.r2kq1=3,6.104.0,129.109.108=4.108C.

Vì lực đẩy nên q3 cùng dấu q1.

d) Tính lực tương tác tĩnh điện giữa q1 và q3 như trong câu c (chúng đặt cách nhau 10 cm) trong chất parafin có hằng số điện môi ε=2.

Ta có: lực F tỉ lệ nghịch với ε nên F'=Fε=3,6.1042=1,8.10-4(N).

Hoặc dùng công thức:F'=kq1.q3εr2=9.109108.4.1082.0,12=1,8.10-4(N).

11. Tự luận
1 điểm

Ba điện tích điểm q1=4.10-8C, q2=-4.10-8C, q3=5.10-8C đặt trong không khí tại ba đỉnh ABC của một tam giác đều, cạnh a = 2 cm. Xác định lực điện trường tổng hợp do các điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3.

Xem đáp án

Các điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 các lực F1 và F2có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn:F1=F2 = k|q1q3|AC2 = 9.109.|4.108.5.108|(2.102)2 = 45.10-3 (N).

Lực tổng hợp do q1 và q2  tác dụng lên q3 là:

F= F1+F2; có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn:

F=F1cos60°+F2cos60°=2F1cos60°=F1=45.10-3N.

12. Tự luận
1 điểm

Ba điện tích điểm q1=q2=q3=1,6.10-19 C đặt trong chân không tại ba đỉnh tam giác đều cạnh a = 16 cm. Xác lực điện trường tổng hợp của hai điện tích q1 và q2 tác dụng lên q3.

Xem đáp án

Các điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 các lực F1 và F2có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: F1=F2 = k|q1q3|AC2 = 9.109.|1,6.1019.1,6.1019|(16.102)2= 9.10-27 (N).

Lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3 là: F= F1+F2; có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn:F=F1cos30°+F2cos30°=2F1cos30°=2.9.10-27.32=15,6.10-27(N)

13. Tự luận
1 điểm

Ba điện tích q1=27.10-8C, q2=64.10-8C, q3=-10-7C đặt trong không khí tại ba đỉnh tam giác vuông ABC vuông góc tại C. Cho AC = 30 cm, BC = 40 cm. Xác lực điện trường tổng hợp của hai điện tích q1q2 tác dụng lên q3.

Xem đáp án

Các điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 các lực F1 và F2có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: F1 = k|q1q3|AC2 = 9.109|27.108.(107)|0,32= 27.10-4 (N).

                 F2 = k|q2q3|BC2 = 9.109|64.108.(107)|0,42 = 36.10-4 (N). 

Lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3 là:

F= F1+F2; có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: F = F12+F22 = 45.10-4 N.

14. Tự luận
1 điểm

Tại hai điểm A và B cách nhau 10 cm trong không khí, có đặt hai điện tích q1=q2=-6.10-6C. Xác định lực điện trường do hai điện tích này tác dụng lên điện tích q3=-3.10-8 C đặt tại C. Biết AC = BC = 15 cm.

Xem đáp án

Các điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 các lực F1 và F2có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: F1=F2=9.109|q1q3|AC2=72.10-3 N.

Lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3 là:

F= F1+F2; có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn:

F=F1cosα+F2cosα=2F1cosα=2F1AC2AH2AC136.10-3N.

15. Tự luận
1 điểm

Tại hai điểm A và B cách nhau 20 cm trong không khí, có đặt hai điện tích q1=-3.10-6C, q2=8.10-6CXác định lực điện trường do hai điện tích này tác dụng lên điện tích q3=2.10-6C đặt tại C. Biết AC = 12 cm, BC = 16 cm.

Xem đáp án

Các điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 các lực F1F2 có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: F1=9.109|q1q3|AC2=3,75 N;

F2=9.109.|q2q3|BC2=5,625 N.

Lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3 là:

F= F1+F2; có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: F = F12+F22  6,76 N

16. Tự luận
1 điểm

Có hai điện tích điểm q1=5.10-9C và q2=-2.10-8C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 20 cm trong không khí. Hỏi phải đặt một điện tích thứ ba q0 tại vị trí nào để điện tích này nằm cân bằng?

Xem đáp án

Điện tích q1 tác dụng lên q0 lực F1, điện tích q2 tác dụng lên q0 lực F2.

Để q0 nằm cân bằng thì F1+ F2= 0 ð F1= - F2 ð F1F2 phải cùng phương, ngược chiều và bằng nhau về độ lớn. Để thỏa mãn các điều kiện này thì q0 phải đặt trên đường thẳng nối A, B (để hai lực cùng phương), đặt ngoài đoạn thẳng AB (để hai lực ngược chiều) và gần q1 hơn (để hai lực bằng nhau về độ lớn vì |q1| < |q2|).

Khi đó: k|q1q0|AC2 =  k|q2q0|(AB+AC)2  AB+ACAC = |q2||q1| = 2

AC = 20 cm;  BC = BA + AC = 40 cm.

17. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích q1=-2.10-6C, q2=18.10-6C đặt tại hai điểm A và B trong không khí, cách nhau 8 cm. Một điện tích q3 đặt tại C.

a) Xác định vị trí đặt C để q3 nằm cân bằng.

b) Xác định dấu và độ lớn của q3 để q1 và q2 cũng cân bằng.

Xem đáp án

a) Các điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 các lực điện F13F23.

Để q3 nằm cân bằng thì F13+ F23= 0 ðF13= -F23 ðF13F23phải cùng phương, ngược điều và bằng nhau về độ lớn. Để thoả mãn điều kiện đó thì C phải nằm trên đường thẳng nối A, B (để F13F23cùng phương), nằm ngoài đoạn thẳng AB (vì q1 và q2 trái dấu, q3 có thể là điện tích dương hay âm đều được, trong hình q3 là điện tích dương) và gần A hơn (vì q1 < q2).

Khi đó: k|q1q3|AC2= k|q2q3|(AB+AC)2 ð AB+ACAC = |q2||q1| = 3

AC = 4 cm; BC = 12 cm.

b) Để q1 và q2cũng cân bằng thì:

 F21+ F31= 0 và F12+ F32= 0 ð F21= - F31F12= - F32.

Để F21F31ngược chiều thì q3 > 0 và k|q3q1|AC2 = k|q2q1|AB2

 

q3=q2ACAB2=0,45.10-6C.

Vậy q3=0,45.10-6 C.

18. Tự luận
1 điểm

Một hệ gồm bốn điện tích dương q giống nhau và một điện tích Q nằm cân bằng. Bốn điện tích q nằm tại bốn đỉnh của một hình vuông. Xác định dấu, độ lớn (theo q) và vị trí của điện tích Q.

Xem đáp án

2+12

Xét sự cân bằng của điện tích q nằm tại đỉnh D của hình vuông. Các điện tích q đặt tại các đỉnh A, B, C tác dụng lên điện tích q đặt tại D các lực F14, F24, F34có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: F14=F34=kq2a2; F24=kq22a2.

Hợp lực của các lực đó là F1234F14+ F24+ F34 có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: F1234 = kq2a2(2+12). Để điện tích q đặt tại D cân bằng thì điện tích Q tác dụng lên điện tích q đặt tại D lực F54 phải thoả mãn: F54= - F1234. Để các điện tích đặt trên các đỉnh khác cũng cân thì Q phải là điện tích âm và đặt tại tâm O của hình vuông.

Khi đó: F54 = F1234 hay 2k|Q|qa2kq2a2= (2+12)

ð Q = - q2(2+12) = - 0,957q.

19. Tự luận
1 điểm

Cho hai điện tích q1=4.10-6C và q2=-4.10-6C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 4 cm. Xác định cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích này gây ra tại:

a) Trung điểm H của AB.

b) Điểm C cách A 2 cm, cách B 6 cm.

Xem đáp án

a) Các điện tích q1 và q2 gây ra tại trung điểm H các véc tơ cường độ điện trường E1 E2có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: E1=E2=k.|q1|AH2=9.109.|4.106|(2.102)29.107 (V/m).

Cường độ điện trường tổng hợp tại H do q1 và q2 gây ra là: E=E1+E2; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn: E=E1+E2 = 18.107 V/m.

b) Các điện tích q1 và q2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường E1E2có phương chiều như hình vẽ:

 

 

Có độ lớn: E1 = k= k.|q1|AC2=9.109.|4.106|(2.102)29.107 (V/m);

                         9.107 (V/m).

Cường độ điện trường tổng hợp tại C do q1 và q2 gây ra là: E=E1+E2; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn: E=E1-E2=8.107 V/m.

20. Tự luận
1 điểm

Cho hai điện tích q1=6.10-6 C và q2=8.10-6 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 8 cm. Xác định cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích này gây ra tại:

a) Trung điểm H của AB.

b) Điểm C cách 4 cm, cách B 12 cm.

Xem đáp án

a) Các điện tích q1 và q2 gây ra tại trung điểm H các véc tơ cường độ điện trường E1E2có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: E1=k.|q1|AH2=9.109.|6.106|(4.102)2=3,375.107 (V/m);

                   E2=k.|q1|BH2=9.109.|8.106|(4.102)2=4,5.107 (V/m).

Cường độ điện trường tổng hợp tại H do q1 và q2 gây ra là: E=E1+E2; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn: E=E2-E1=1,125.107 V/m.

b) Các điện tích q1 và q2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường E1E2có phương chiều như hình vẽ

Có độ lớn: E1=k.|q1|AC2=9.109.|6.106|(4.102)2=3,375.107 (V/m);

                   E2=k|q2|BC2=9.109.|8.106|(12.102)2=0,5.107 (V/m).

Cường độ điện trường tổng hợp tại C do q1 và q2 gây ra là: E=E1+E2; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn: E=E1+E2=3,425.107 V/m.

21. Tự luận
1 điểm

Cho hai điện tích q1=-6.10-6 C và q2=-8.10-6 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 12 cm. Xác định cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích này gây ra tại:

a) Điểm C cách A 4 cm, cách B 8 cm.

b) Điểm D cách A 15 cm, cách B 3 cm.

Xem đáp án

a) Các điện tích q1 và q2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường E1E2có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: E1=k.|q1|AC2=9.109.|6.106|(4.102)2=3,375.107 (V/m);

                   E2=k.|q2|BC2=9.109.|8.106|(8.102)2=1,125.107 (V/m).

Cường độ điện trường tổng hợp tại C do q1 và q2 gây ra là: E=E1+E2; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn: E=E1-E2=2,25.107 V/m.

b) Các điện tích q1 và q2 gây ra tại D các véc tơ cường độ điện trường E1E2có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: E1=k.|q1|AD2=9.109.|6.106|(15.102)2=0,24.107 (V/m);

                  E2=k.|q2|BD2=9.109.|8.106|(3.102)2=8.107(V/m).

Cường độ điện trường tổng hợp tại D do q1 và q2 gây ra là: E=E1+E2; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn: E=E2+E1=8,24.107 V/m.

22. Tự luận
1 điểm

Tại 2 điểm A và B cách nhau 10 cm trong không khí có đặt 2 điện tích q1=q2=16.10-8C. Xác định cường độ điện trường do hai điện tích này gây ra tại điểm C biết AC =  BC = 8 cm. Xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích q3=2.10-6 C đặt tại C.

Xem đáp án

Các điện tích q1 và q2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường  và có phương chiều như hình vẽ.

 

Có độ lớn: E1=E2=9.109.|q1|AC2=225.103 V/m.

Cường độ điện trường tổng hợp tại C do các điện tích q1 và q2 gây ra là:

E = E1 + E2 ; có phương chiều như hình vẽ.

Có độ lớn:  E=E1cosα+E2cosα=2E1cosα=2E1AC2AH2AC351.103 V/m.

Lực điện trường tổng hợp do q1 và q3 tác dụng lên q3 là:  F = q3E . Vì  q3 > 0, nên cùng phương cùng chiều với  và có độ lớn: F = |q3|E = 0,7 N.

23. Tự luận
1 điểm

Tại hai điểm A và B cách nhau 10 cm trong không khí có đặt hai điện tích q1=-q2=6.10-6C. Xác định cường độ điện trường do hai điện tích này gây ra tại điểm C biết AC =  BC = 12 cm. Tính lực điện trường tác dụng lên điện tích q3=-3.10-8C đặt tại C.

Xem đáp án

Các điện tích q1 và q2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường  và có phương chiều như hình vẽ:

 

Có độ lớn: E1=E2=9.109.|q1|AC2=375.104 V/m.

Cường độ điện trường tổng hợp tại C do các điện tích q1 và q2 gây ra là:

E= E1 +E2; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn:

E=E1cosα+E2cosα=2E1cosα=2E1.AHAC312,5.104 V/m.

Lực điện trường tổng hợp do q1 và q3 tác dụng lên q3 là:

F= q3E.  Vì q3<0, nên  cùng phương ngược chiều với E và có độ lớn:

F = |q3|E = 0,094 N.

24. Tự luận
1 điểm

Tại hai điểm A và B cách nhau 20 cm trong không khí có đặt hai điện tích q1=4.10-6C C và q2=-6,4.10-6C. Xác định cường độ điện trường do hai điện tích này gây ra tại điểm C biết AC = 12cm;BC = 16 cm. Xác định lực điện trường tác dụng lên q3=-5.10-8C đặt tại C.

Xem đáp án

Tam giác ABC vuông tại C. Các điện tích q1 và q2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trườngcó phương chiều như hình vẽ.

Có độ lớn: E1=9.109.|q1|AC2=25.105 V/m; E2=9.109.|q2|BC2=22,5.105 V/m.

Cường độ điện trường tổng hợp tại C do q1 và q2 gây ra là:E = E1 +E2 ; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn: E = E12+E2233,6.105 V/m.

Lực điện trường tổng hợp do q1 và q3 tác dụng lên q3 là: F  = q3.E .

q3<0, nên  cùng phương ngược chiều với E và có độ lớn: F = |q3|.E = 0,17 N.

25. Tự luận
1 điểm

Tại hai điểm A và B cách nhau 10 cm trong không khí có đặt hai điện tích q1=-1,6.10-6Cq2=-2,4.10-6C.  Xác định cường độ điện trường do 2 điện tích này gây ra tại điểm C. Biết AC = 8 cm,  BC =  6 cm. Xác định lực điện trường tác dụng lên q3=4.10-8C đặt tại C.

Xem đáp án

Tam giác ABC vuông tại C. Các điện tích q1 và q2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trườngcó phương chiều như hình vẽ:

 

Có độ lớn: E1=9.109|q1|AC2=255.104 V/m; E2=9.109|q2|BC2=600.104 V/m.

Cường độ điện trường tổng hợp tại C do q1 và q2 gây ra là:E =E1+E2; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn:  E =E12+E2264.105 V/m.

Lực điện trường tổng hợp do q1 và q3 tác dụng lên q3 là:  F=  q3E. Vì q3>0, nên cùng phương cùng chiều với và có độ lớn: F = |q3|.E = 0,256 N.

26. Tự luận
1 điểm

Tại hai điểm A, B cách nhau 15 cm trong không khí có đặt hai điện tích q1=-12.10-6C, q2=2,5.10-6C

a) Xác định cường độ điện trường do hai điện tích này gây ra tại điểm C. Biết AC = 20 cm, BC = 5 cm.

b) Xác định vị trí điểm M mà tại đó cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích này gây ra bằng 0.

Xem đáp án

a) Các điện tích q1 và q2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường có phương chiều như hình vẽ:

 

Có độ lớn: E1=9.109.|q1|AC2=27.105 V/m; E2=9.109.|q2|BC2=108.105 V/m.

Cường độ điện trường tổng hợp tại C do q1 và q2 gây ra là E= E1 +E2; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn: E=E2-E1=81.105V/m.

b) Gọi E1 E2 là cường độ điện trường do q1 và q2 gây ra tại M thì cường độ điện trường tổng hợp do q1 và q2 gây ra tại M là: E = E1 +E2= 0  E1-E2

E1 E2 phải cùng phương, ngược chiều và bằng nhau về độ lớn. Để thỏa mãn các điều kiện đó thì M phải nằm trên đường thẳng nối A, B; nằm ngoài đoạn thẳng AB và gần q2 hơn (như hình vẽ).

 

Với E1'=E2' thì 9.109q1AM2=9.109.q2(AM-AB)2AMAM-AB=q1q2=2

AM = 2AB = 30 cm. Vậy M nằm cách A 30 cm và cách B 15 cm; ngoài ra còn có các điểm ở rất xa điểm đặt các điện tích q1 và q2 cũng có cường độ điện trường bằng 0 vì ở đó cường độ điện trường do các điện tích q1 và q2 gây ra đều xấp xĩ bằng 0.

27. Tự luận
1 điểm

Tại hai điểm A, B cách nhau 20 cm trong không khí có đặt hai điện tích q1=-9.10-6C, q2=-4.10-6C

a) Xác định cường độ điện trường do hai điện tích này gây ra tại điểm C. Biết AC = 30 cm, BC = 10 cm.

b) Xác định vị trí điểm M mà tại đó cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích này gây ra bằng 0.

Xem đáp án

a) Các điện tích q1 và q2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường có phương chiều như hình vẽ:

 

Có độ lớn: E1=9.109.|q1|AC2=9.105 V/m; E2=9.109.|q2|BC2=36.105 V/m.

Cường độ điện trường tổng hợp tại C do q1 và q2 gây ra là: E= E1 +E2; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn: E=E2+E1=45.105 V/m.

b) Gọi  E1E2 là cường độ điện trường do q1 và q2 gây ra tại M thì cường độ điện trường tổng hợp do q1 và q2 gây ra tại M là:

E= E1 + E2 = 0  ð E1 = - E2 E1   phải cùng phương, ngược chiều và bằng nhau về độ lớn. Để thỏa mãn các điều kiện đó thì M phải nằm trên đường thẳng nối A, B; nằm trong đoạn thẳng AB (như hình vẽ).

 

Với E1'=E2'9.109|q1|AM2=9.109.|q2|(ABAM)2

AMABAM=|q1||q2|=32AM=3AB5=12cm.

Vậy M nằm cách A 12 cm và cách B 8 cm; ngoài ra còn có các điểm ở rất xa điểm đặt các điện tích q1 và q2 cũng có cường độ điện trường bằng 0 vì ở đó cường độ điện trường do các điện tích q1 và q2 gây ra đều xấp xĩ bằng 0.

28. Tự luận
1 điểm

Đặt 4 điện tích có cùng độ lớn q tại 4 đỉnh của một hình vuông ABCD cạnh a với điện tích dương đặt tại A và C, điện tích âm đặt tại B và D. Xác định cường độ tổng hợp tại giao điểm hai đường chéo của hình vuông.

Xem đáp án

Các điện tích đặt tại các đỉnh của hình vuông gây ra tại giao điểm O của hai đường chéo hình vuông các véc tơ cường độ điện trường EAEB , EC, EDcó phương chiều như hình vẽ:

 

Có độ lớn: EA = EB = EC = ED = 2kqεa2.

Cường độ điện tường tổng hợp tại O là:

E= EA+ EB + EC + ED = 0  vì EA+ EC = 0  và EBED = 0.

29. Tự luận
1 điểm

Một electron chuyển động với vận tốc ban đầu 104 m/s dọc theo đường sức của một điện trường đều được một quãng đường 10 cm thì dừng lại. Biết electron có điện tích qe=-1,6.10-19C, có khối lượng me=9,1.10-31kg.

a) Xác định cường độ điện trường.

b) Tính gia tốc của chuyển động.

Xem đáp án

a) Độ biến thiên động năng của electron đúng bằng công của lực điện trường:

Wđ2-Wđ1=0-12mev12=A=qe.E.dE=-mev122qed=284.10-5 V/m..

b) Ta có: v22-v12=2as  a=v22v122s=02(104)22.0,1=-5.107(m/s2) .

30. Tự luận
1 điểm

Giữa hai điểm B và C cách nhau một đoạn 0,2 m có một điện trường đều với đường sức hướng từ B đến C. Hiệu điện thế giữa A và B là UBC = 12 V. Tìm

a) Cường độ điện trường trong vùng có điện trường đều.

b) Công của lực điện khi một điện tích q = 2.10-6 C đi từ B đến C.

Xem đáp án

a) Cường độ điện trường: E = Ud=120,2 = 60 (V/m).

b) Công của lực điện: A = qEd = 2.10-6.60.0,2 = 24.10-6 J.

31. Tự luận
1 điểm

Một electron di chuyển một đoạn 1 cm, từ điểm M đến điểm N dọc theo một đường sức điện trong điện trường đều thì lực điện sinh một công 16.10-18 J. Biết electron có điện tích qe=-1,6.10-19C, có khối lượng me=9,1.10-31 kg.

a) Tính công mà lực điện sinh ra khi electron di chuyển tiếp 0,5 cm từ điểm N đến điểm P theo phương và chiều nói trên.

b) Tính vận tốc của electron khi nó đến điểm P. Biết rằng tại M, electron không có vận tốc ban đầu.

Xem đáp án

a) Ta có: A = |qe|.E.d ðE = A|qe|d = 104 V/m. Công của lực điện khi electron di chuyển trên đoạn NB: A’ = A = |qe|.E.NP = 8.10-18 J.

b) Công của lực điện khi electron di chuyển từ M đến P:

AMP = A + A’ = 24.10-18 J.

Công này đúng bằng động năng của electron khi nó đến điểm P:

AMP = 12mev2 v = 2AMPme = 2,3.106 m/s.

32. Tự luận
1 điểm

Hai bản kim loại phẵng song song mang điện tích trái dấu được đặt cách nhau 2cm. Cường độ điện trường giữa hai bản bằng 3000 V/m. Sát bề mặt bản mang điện dương, đặt một hạt mang điện dương q0=1,2.10-2C, khối lượng m=4,5.10-6 g. Tính:

a) Công của điện trường khi hạt mang điện chuyển động từ bản dương sang bản âm.

b) Vận tốc của hạt mang điện khi nó đập vào bản mang điện âm.

Xem đáp án

a) Công của lực điện trường: A = |q0|Ed = 0,9 J.

b) Vận tốc của hạt mang điện khi đập vào bản âm:

Ta có:12mv2 - 12mv02 = A v = 2Am = 2.104 m/s.

33. Tự luận
1 điểm

Một hạt bụi nhỏ có khối lượng m = 0,1 mg, nằm lơ lững trong điện trường giữa hai bản kim loại phẵng. Các đường sức điện có phương thẳng đứng và chiều hướng từ dưới lên trên. Hiệu điện thế giữa hai bản là 120 V. Khoảng cách giữa hai bản là 1 cm. Xác định điện tích của hạt bụi. Lấy g = 10 m/s2.

34. Tự luận
1 điểm

Một quả cầu khối lượng 4,5.10-3 kg treo vào một sợi dây dài 1 m như hình vẽ.

Quả cầu nằm giữa hai tấm kim loại song song, thẳng đứng như hình vẽ. Hai tấm cách nhau 4 cm. Đặt một hiệu điện thế 750 V vào hai tấm đó thì quả cầu lệch ra khỏi vị trí ban đầu 1 cm. Tính điện tích của quả cầu.

Xem đáp án

Quả cầu chịu tác dụng của các lực: Trọng lực P, lực điện trường F và lực căng T của sợi dây (như hình vẽ).

Điều kiện cân bằng: P + F + T = 0. Vì α nhỏ nên tanα=FPsinα=hl

|q|Udmg = hl  |q| = mgdhUl = 2,4.10-8 C.

Quả cầu lệch về bản dương nên mang điện tích âm: q = -2,4.10-8 C.

35. Tự luận
1 điểm

Một prôtôn bay trong điện trường. Lúc prôtôn ở điểm A thì vận tốc của nó bằng 2,5.104 m/s. Khi bay đến B vận tốc của prôtôn bằng 0. Điện thế tại A bằng 500 V. Tính điện thế tại B. Biết prôtôn có khối lượng 1,67.10-27 kg, có điện tích 1,6.10-19 C.

Xem đáp án

Ta có: Wđ=WđB-WđA=-12mv2=A=q(VA-VB)

VB=VA+mv22q=503,26V

36. Tự luận
1 điểm

Một electron di chuyển một đoạn 0,6 cm, từ điểm M đến điểm N dọc theo một đường sức điện thì lực điện sinh công 9,6.10-18 J.

a) Tính công mà lực điện sinh ra khi electron di chuyển tiếp 0,4 cm từ điểm N đến điểm P theo phương và chiều nói trên.

b) Tính vận tốc của electron khi đến điểm P. Biết tại M, electron không có vận tốc ban đầu. Khối lượng của electron là 9,1.10-31 kg.

Xem đáp án

a) AMN = q.E.MN ð E = AMNq.MN = -104V/m; dấu “-“ cho biết  ngược chiều chuyển động của electron (được mặc nhiên chọn làm chiều dương).

ANP = q.E.NP = 6,4.10-18 J.

b) Ta có: Wđ=WđP-WđM=12mvP2=AMP=AMN+ANP

vp=2(AMN+ANP)m=5,93.106 m/s.

37. Tự luận
1 điểm

A, B, C là ba điểm tạo thành tam giác vuông tại A đặt trong điện trường đều có véc tơ E song song với AB như hình vẽ.

A, B, C là ba điểm tạo thành tam giác vuông tại A đặt trong điện trường đều có véc tơ E (ảnh 1)

Cho α=60°; BC = 10 cm và UBC = 400 V.

a) Tính UAC, UBA và E.

b) Tính công thực hiện để dịch chuyển điện tích  q=10-9 C từ A đến B, từ B đến C và từ A đến C.

c) Đặt thêm ở C một điện tích điểm q=9.10-10 C. Tìm cường độ điện trường tổng hợp tại A.

Xem đáp án

a) UAC=E.AC.cos90°=0 ; UBA=UBC+UCA=UBC=400V.

E = UBCBC.cosα = 8.103 V/m.

b) AAB=qUAB=-qUBA=-4.10-7J.

ABC=qUBC=4.10-7JAAC=qUAC=0.

c) Điện tích q đặt tại C sẽ gây ra tại A véc tơ cường độ điện trường E' có phương chiều như hình vẽ:

A, B, C là ba điểm tạo thành tam giác vuông tại A đặt trong điện trường đều có véc tơ E (ảnh 2)

Có độ lớn E'=9.109.qCA2=9.109.qBC.sinα2

=9.109.9.10100,1.sin60o2=1080V/m

Cường độ điện trường tổng hợp tại A là: EA=E+E'; có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn EA=E2+E'28,072.103V/m

38. Tự luận
1 điểm

Hai tụ điện có điện dung C1 = 20 mF, C2 = 5 mF. Tích điện cho tụ điện C1 dưới hiệu điện thế 200 V, sau đó nối hai bản của tụ điện C1 với hai bản của tụ điện C2 chưa tích điện. Tính điện tích và hiệu điện thế giữa hai bản của mỗi tụ điện sau khi nối với nhau

Xem đáp án

Điện tích của tụ C1 lúc được tích điện: q = C1.U = 20.10-6.200 = 4.10-3 (C).

Khi nối hai bản của C1 với hai bản của C2 thì hai tụ có chung hiệu điện thế là U’; điện tích của mỗi tụ lúc bấy giờ là q1 = C1.U', q2 = C2.U'. Theo định luật bảo toàn điện tích ta có:

q = q1 + q2 = C1.U' + C2.U' = (C1 + C2)U'

ð U' =qC1+C2=4.10320.106+5.106 = 160 (V);

q1 = C1.U' = 20.10-6.160=3,2.10-3 (C); q2 = C2.U' = 5.10-6.160=0,8.10-3 (C).

39. Tự luận
1 điểm

Một tụ điện là tụ xoay dùng trong máy thu vô tuyến, có điện dung thay đổi được theo quy luật hàm số bậc nhất của góc xoay a của bản linh động. Khi góc xoay α1=30° thì tụ điện có điện dung là 5 mF, khi góc xoay α2=120° thì tụ điện có điện dung là 14 mF. Hỏi khi góc xoay α3=45° thì tụ điện có điện dung là bao nhiêu?

Xem đáp án

Ta có: C=aα+C0C1=5=30a+C0 (1);C2=14=120a+C0 (2);

Từ (1) và (2) ta suy ra a = 0,1; C0 = 2 mF, do đó C3 = 0,1.45 + 2 = 6,5 (mF).

40. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích q1=4.10-8C; q2=-12,5.10-8C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 4 cm trong không khí. Xác định lực tổng hợp của hai điện tích này tác dụng lên điện tích q3=2.10-9C C đặt tại C với tam giác BAC vuông tại A và AC = 3 cm.

Xem đáp án

Ta có: BC = AB2+AC2 = 5 cm. Các điện tích q1 và q2 tác dụng lên q3 các lực F1 và F2 có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: F1 = k|q1q3|AC2=9.109|4.108.2.109|(3.102)2 = 8.10-4 (N);

                        F2=k|q2q3|AC2=9.109|(12,5.108.2.109|(5.102)2 = 9.10-4 (N).

Lực tổng hợp tác dụng lên q3F = F1 + F2 , có phương chiều như hình vẽ.

Tính độ lớn của F: Chọn hệ trục toạ độ Oxy như hình vẽ.

Chiếu lên trục Ox: Fx=F1x+F2x=0+F2.cosB=9.10-4.45=7,2.10-4 (N).

Chiếu lên trục Oy: Fy=F1y+F2y=F1+F2cosC=8.10-4-9.10-4.35=2,6.10-4 (N).

F = Fx2+Fy2=(7,2.104)2+(2,6.104)2 = 7,65.10-4 (N).

Góc mà F hợp với trục Oy (hợp với đường thẳng nối A và C):

tanα = FxFy=7,2.1042,6.104= 2,77 = tan700 α = 700.

41. Tự luận
1 điểm

Có 6 điện tích bằng nhau bằng q > 0 đặt trong không khí tại 6 đỉnh của một lục giác đều cạnh a. Xác định lực tổng hợp của 5 điện tích tác dụng lên điện tích còn lại

Xem đáp án

Do tính đối xứng nên chỉ cần khảo sát lực tác dụng lên điện tích bất kì, chẳng hạn điện tích đặt tai G trong lục giác đều ABCDEG.

Các điện tích đặt tại các đỉnh A, B, C, D, E tác dụng lên điện tích đặt tại G các lực F1, F2, F3, F4F5 có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: F1=F5=kq2a2 ; F2=F4=kq23a2 ; F3=kq24a2

Lực tổng hợp tác dụng lên điện tích đặt tại G là F = F1+ F2+ F3+ F4+ F5có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn:

F=2F1cos60°+2F2cos30°+F3=2kq2a212+2kq23a232+kq24a2=k.q2a215+4312

42. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích q1=4.10-8C, q3=2.10-9C đặt tại hai đỉnh A và C của tam giác vuông BAC (vuông tại A, AB = 12 cm, AC = 9 cm) trong không khí. Xác định dấu và độ lớn của điện tích q2 đặt tại B để lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3 có phương song song với AB.

Xem đáp án

Ta có: BC = AB2+AC2  = 15 cm. Các điện tích q1 và q2 tác dụng lên q3 các lực F1F2.

Lực tổng hợp tác dụng lên q3F = F1 + F2. Để F song song với AB thì F2 phải hướng về phía B tức là q2 phải là điện tích âm và F1F2=ACBC (như hình vẽ).

Vì F1=k|q1q3|AC2 và F2=k|q2q3|BC2F1F2=|q1|BC2|q2|AC2=ACBC

q2=q1BC3AC3=18,5.10-8(C). Vy q2=-18,5.10-8C.

43. Tự luận
1 điểm

Tại ba đỉnh A, B và C của một tam giác đều, người ta đặt 3 điện tích giống nhau qq1=q2=q3=q=6.10-6C. Phải đặt điện tích thứ tư q4 có dấu và độ lớn bằng bao nhiêu và đặt ở đâu để hệ cân bằng.

Xem đáp án

Các điện tích q1, q2 và q3 tác dụng lên điện tích q4 các lực điện F14F24 và F34. Để q4 cân bằng thì F14F24 + F34 = 0. Vì q1=q2=q3=qq4 phải nằm ở tâm của tam giác ABC.

Vì tính đối xứng của hệ nên để hệ cân bằng ta chỉ cần xét thêm điều kiện cân bằng của một trong ba điện tích kia, chẳng hạn q3.

Để q3 cân bằng thì F43F13 + F23 = 0 ð F43= - (F13 + F23).

Để F43và (F13 + F23) ngược chiều thì q4 < 0.

Để |F43| = |F13 + F13| thì k.|q4q|OC2=k|q4q|a332=2kq2a2.cos30°=k.q2a23

ð|q4| = 33q = 4,36.10-6 C. Vậy q4=-4,36.10-6C

44. Tự luận
1 điểm

Hai quả cầu nhỏ giống nhau bằng kim loại, có khối lượng 5 g, được treo vào cùng một điểm O bằng hai sợi dây không dãn, dài 10 cm. Hai quả cầu tiếp xúc với nhau. Tích điện cho một quả cầu thì thấy hai quả cầu đẩy nhau cho đến khi hai dây treo hợp với nhau một góc 60°. Tính điện tích đã truyền cho quả cầu. Lấy g = 10 m/s2.

Xem đáp án

Giả sử truyền cho một quả cầu điện tích q > 0, do tiếp xúc, mỗi quả cầu sẽ nhiễm điện tích q2, chúng đẩy nhau và khi ở vị trí cân bằng mỗi quả cầu sẽ chịu tác dụng của 3 lực: trọng lực P, lực tĩnh điện  F và sức căng sợi dây T.

Khi đó: tanα2=FP=9.109q24r2mgq2=4r2mgtanα29.109.

Vì tanα2=r2lr=2ltanα2 nên q=16mgl2tan3(α2)9.109 = 4.10-7C.

45. Tự luận
1 điểm

Hai quả cầu nhỏ có cùng khối lượng m, cùng điện tích q, được treo trong không khí vào cùng một điểm O bằng hai sợi dây mãnh (khối lượng không đáng kể) cách điện, không co dãn, cùng chiều dài l. Do lực đẩy tĩnh điện chúng cách nhau một khoảng r (r << l). Tính điện tích của mỗi quả cầu.

Xem đáp án

Ở vị trí cân bằng mỗi quả cầu sẽ chịu tác dụng của 3 lực: trọng lực P, lực tĩnh điện F và sức căng sợi dây T.

Khi đó: tanα=FP=kq2r2mg=kq2mgr2 (1).

Mặt khác, vì  r << l nên a là rất nhỏ, do đó:

tanαsinα=r2l(2). T (1) và (2) suy ra q=mgr32lk

46. Tự luận
1 điểm

Đặt 4 điện tích có cùng độ lớn q tại 4 đỉnh của một hình vuông ABCD cạnh a với điện tích dương đặt tại A và D, điện tích âm đặt tại B và C. Xác định cường độ điện trường tổng hợp tại giao điểm hai đường chéo của hình vuông.

Xem đáp án

Các điện tích đặt tại các đỉnh của hình vuông gây ra tại giao điểm O của hai đường chéo hình vuông các véc tơ cường độ điện trường EA, EB, EC, ED; có phương chiều như hình vẽ.

Có độ lớn: EA = EB = EC = ED = 2kqεa2.

Cường độ điện tường tổng hợp tại O là: E= EA+EB+EC+ED; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn: E=4EAcos45°=42kqεa2

47. Tự luận
1 điểm

Tại 3 đỉnh của một hình vuông cạnh a đặt 3 điện tích dương cùng độ lớn q. Xác định cường độ điện trường tổng hợp do 3 điện tích gây ra tại đỉnh thứ tư.

Xem đáp án

Các điện tích đặt tại các đỉnh A, B, C của hình vuông gây ra tại đỉnh D của hình vuông các véc tơ cường độ điện trường EA, EB, EC; có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: EA = EC =kqεa2; EB = kq2εa2.

Cường độ điện trường tổng hợp tại D là: E= EA+EB+EC.

Có độ lớn: E=2EAcos45°+EB=kq2εa2(22+1)

48. Tự luận
1 điểm

Tại 3 đỉnh A, B, C của một hình vuông cạnh a đặt 3 điện tích dương có cùng độ lớn q. Trong đó điện tích tại A và C dương, còn điện tích tại B âm. Xác định cường độ điện trường tổng hợp do 3 điện tích gây ra tại đỉnh D của hình vuông.

Xem đáp án

Các điện tích đặt tại các đỉnh A, B, C của hình vuông gây ra tại đỉnh D của hình vuông các véc tơ cường độ điện trường EA, EB, EC; có phương chiều như hình vẽ.

Có độ lớn: EA = EC =kqεa2; EB = kq2εa2.

Cường độ điện trường tổng hợp tại D là: E= EA+EB+EC; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn:

E=2EAcos45°-EB=kq2εa2(22-1)

49. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích q1=q2=q>0đặt tại hai điểm A và B trong không khí cách nhau một khoảng AB = 2a.

a) Xác định véc tơ cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích này gây ra tại điểm M nằm trên đường trung trực của đoạn AB và cách trung điểm H của đoạn AB một khoảng x.

b) Định giá trị của x (theo a) để cường độ điện trường tổng hợp tai M lớn nhất.

Xem đáp án

a) Các điện tích q1 và q2 gây ra tại M các véc tơ cường độ điện trường E1 E2 có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: E1=E2=kq(a2+x2).

Cường độ điện trường tổng hợp tại M do các điện tích q1 và q2 gây ra là:

E=E1+E2; có phương chiều như hình vẽ.

Có độ lớn: E=E1cosα+E2cosα=2E1cosα=2.kq(a2+x2).xa2+x2=2kqx(a2+x2)32

b) Theo câu a ta có E = 2kqx(a2+x2)32= 2kqa2x23+x4332.

Để E có giá trị cực đại thì mẫu số phải có giá trị cực tiểu mà mẫu số có giá trị cực tiểu khi a2x23 = x43 (theo bất đẳng thức Côsi) ð a2=x2 hay x = a.

50. Tự luận
1 điểm

Hai điện tích q1=-q2=q>0 đặt tại hai điểm A và B trong không khí cách nhau một khoảng AB = 2a.

a) Xác định véc tơ cường độ điện trường tổng hợp do hai điện tích này gây ra tại điểm M nằm trên đường trung trực của đoạn AB và cách trung điểm H của đoạn AB một khoảng x.

b) Định giá trị của x (theo a) để cường độ điện trường tại M có giá trị lớn nhất.

Xem đáp án

a) Các điện tích q1 và q2 gây ra tại M các véc tơ cường độ điện trường E1E2 có phương chiều như hình vẽ.

Có độ lớn: E1=E2=kqε(a2+x2)

Cường độ điện trường tổng hợp tại M do các điện tích q1 và q2 gây ra là:

E=E1+E2; có phương chiều như hình vẽ.

Có độ lớn: 2E1cosα=2.kq(a2+x2)aa2+x2=2kqa(a2+x2)32

b) Theo câu a ta có: E = 2kqa(a2+x2)32; để E có giá trị cực đại thì mẫu số phải có giá trị cực tiểu mà mẫu số có giá trị cực tiểu khi x = 0 tức là M trùng với H.

51. Tự luận
1 điểm

Hai bản kim loại phẵng đặt nằm ngang, song song và cách nhau một khoảng d = 4 cm, hiệu điện thế giữa hai bản là U = 80 V. Từ một điểm cách bản tích điện âm một khoảng d1 = 3 cm, một electron có vận tốc ban đầu v0=4,2.106 m/s chuyển động dọc theo đường sức điện trường về phía bản tích điện âm. Electron chuyển động như thế nào? Biết electron có điện tích qe=-1,6.10-19 C, có khối lượng me=9,1.10-31 kg, coi điện trường giữa hai bản là đều và bỏ qua tác dụng của trọng trường

Xem đáp án

Véc tơ E hướng từ bản dương sang bản âm và có độ lớn E = Ud = 2000 V/m

Vì qe<0 nên lực điện trường F ngược chiều với E (hướng từ bản âm sang bản dương) và có độ lớn

F=qeE=3,2.10-16; lực F ngược chiều chuyển động nên là vật chuyển động chậm dần đều với gia tốc a = - Fme-35.1013 m/s2.

Đoạn đường dịch chuyển dọc theo đường sức điện trường cho đến lúc dừng lại (v = 0) là

s = v2v022a=0(4,2.106)22.(35.1013) = 0,0252 (m) = 2,52 (cm). Vì s < d1 nên electron chuyển động chưa tới bản âm thì dừng lại, sau đó tiếp tục chuyển động nhanh dần đều về phía bản dương với gia tốc a'=a=35.1013 m/s2 và cuối cùng bị hút vào bản dương.