Dạng 1. Lực Tương Tác Giữa Hai điện Tích điểm - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Trang chủ >
Giáo án - Bài giảng >
Vật lý >

Dạng 1. Lực tương tác giữa hai điện tích điểm

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.03 MB, 61 trang )

Hướng dẫn:a. Ta có biểu thức lực tương tác giữa hai điệntích trong khơng khí và trong điện mơi được xácđịnh bởib. Để lực tương tácgiữahai điện tích khi đặttrong điện mơi bằng lực tương tác giữa hai điệntích khi ta đặt trong khơng khí thì khoảng cáchgiữa hai điện tích bây giờ là r'Bài 3: Hai điện tích điểm có độ lớn bằng nhau được đặt trong khơng khí cách nhau 12 cm. Lực tương tácgiữa hai điện tích đó bằng 10 N. Đặt hai điện tích đó trong dầu và đưa chúng lại cách nhau 8 cm thì lựctương tác giữa chúng vẫn là 10 N. Tính độ lớn của các điện tích và hằng số điện mơi của dầu.Hướng dẫn:+ Lực tương tác giữa hai điện tích khi đặt trong khơng khí+ Khi đặt trong điện mơi mà lực tương tác vẫn không đổi nên ta có:Bài 4: Hai quả cầu nhỏ giống hệt nhau bằng kim loại A và B đặt trong khơng khí, có điện tích lần lượt làq1 = -3,2.10-7 C, q2 = 2,4.10-7 C, cách nhau một khoảng 12 cm.a. Xác định số electron thừa và thiếu ở mỗi quả cầu và lực tương tác giữa chúng.b. Cho hai quả cầu tiếp xúc điện với nhau rồi đặt về chỗ cũ. Xác định lực tương tác tĩnh điện giữa hai quảcầu đó.Hướng dẫn:Lực tương tác tĩnh điện giữa hai quả cầu là lựchút, có độ lớna. Số electron thừa ở quả cầu A là2.1012 electron=48.10-3N.Số electron thiếu ở quả cầu1,5.1012 electronB là =b. Lực tương tác giữa chúng bây giờlà lực hút = 10-3 N.Dạng 2: Tìm lực tổng hợp tác dụng lên một điện tích.Phương pháp : Dùng nguyên lý chồng chất lực điện.- Lực tương tác của nhiều điện tích điểm lên một điện tích điểm lên một điện tích điểm khác: F  F1  F2  ...  Fnuur uur uur uurFFFF12- Biểu diễn các các lực , , 3 … n bằng các vecto , gốc tại điểm ta xét .- Vẽ các véc tơ hợp lực theo quy tắc hình bình hành .- Tính độ lớn của lực tổng hợp dựa vào phương pháp hình học hoặc định lí hàm số cosin.*Các trường hợp đăc biệt:Page 4 of 63rrF1 ��F2 � F  F1  F2 .rrF1 ��F2 � F  F1  F2 .rrE1  E2 � F  F12  F22r r(F1 , F2 )   � F  F12  F22  2 F1 F2 cosBài tập áp dụng:Bài 1: Hai điện tích q1 = 8.10-8 C, q2 = - 8.10-8 C đặt tại A, B trong khơng khí (AB = 6 cm). Xácđịnh lực tác dụng lên q3 = 8.10-8 C, nếu:a) CA = 4cm, CB = 2cmb) CA = 4cm, CB = 10cmc) CA = CB = 5cmHướng dẫn:Điện tích q3 sẽ chịu hai lực tác dụng của q 1 vàq2 là F→1 và F→2.Lực tổng hợp tác dụng lên q3 là: F→ = F→1 + F→2a) Trường hợp 1: CA = 4cm, CB = 2cmVì AC + CB = AB nên C nằm trong đoạn AB.q1, q3 cùng dấu nên F→1 là lực đẩyq2, q3 trái dấu nên F→2 là lực hút.Trên hình vẽ, ta thấy F→1 và F→2 cùng chiều.Vậy: F→ cùng chiều F→1, F→2 (hướng từ C đến B).Độ lớn:b) Trường hợp 2: CA = 4cm, CB = 10cmVì CB – CA = AB nên C nằm trên đường AB,ngồi khoảng AB, về phía A.Ta có:Theo hình vẽ, ta thấy F→1 và F→2 ngược chiều, F→1 > F→2.Vậy:+ F→ cùng chiều F→1 (hướng xảy ra A, B)+ Độ lớn F = F1 – F2 = 30,24.10-3NPage 5 of 63c) Trường hợp 3: Vì C cách đều A, B nên C nằm trên đườngtrung trực của đoạn AB.Ta có:Vì F1 = F2 nên F→ nằm trên phân giác góc (F→1; F→2).⇒ F→ ⊥ CH(phân giác của hai góc kề bù) ⇒ F→ // ABNên:Vậy: F→ có phương song song với AB, chiều hướng từ A đến B, độ lớn F = 27,65.10-3N.Bài 2: Ba điện tích điểm q1 = -10-7 C, q2 = 5.10-8 C, q3 = 4.10-8 C lần lượt tại A, B, C trong khơngkhí. Biết AB = 5 cm, BC = 1 cm, AC = 4 cm. Tính lực tác dụng lên mỗi điện tích.Hướng dẫn:Trong một tam giác tổng hai cạnh bất kì ln lớn hơn cạnh còn lại nên dễ thấy A, B, C phải thẳnghàng.Lực tác dụng lên điện tích q1+ Gọi lần lượt là lực do điện tích q2 và q3 tác dụng lên q1+ Ta có:+ Lực F→2, F→3 được biểu diễn như hình+ Gọi F→ là lực tổng hợp do q2 và q3 tácdụng lên q1. Ta có: F→ = F→2 + F→3+ Vì F→2, F→3 cùng phương cùng chiều nên ta có: F = F2 + F3 = 0,0405 NLực tác dụng lên điện tích q2+ Gọi F→1, F→3 lần lượt là lực do điện tích q1 và q3 tác dụng lên q2+ Ta có:Page 6 of 63+ Lực F→1, F→3 được biểu diễn như hình+ Gọi F→ là lực tổng hợp do q2 và q3 tác dụng lên q1. Ta có: F→ = F→1 + F→3+ Vì F→1, F→3 cùng phương, ngược chiều nên ta có: F = F3 – F1 = 0,162 NLực tác dụng lên điện tích q3+ Gọi F→1, F→2 lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q3+ Ta có:+ Lực F→1, F→2 được biểu diễn như hình+ Gọi F→ là lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3. Ta có: F→ = F→1 + F→2+ Vì F→1, F→2 cùng phương cùng chiều nên ta có: F = F1 + F2 = 0,2025 NBài 3: Ba điện tích điểm q1 = 4.10-8C, q2 = –4.10-8C, q3 = 5.10-8C đặt trong khơng khí tại ba đỉnhABC của một tam giác đều, cạnh a = 2cm. Xác định vectơ lực tác dụng lên q3.Hướng dẫn:Vậy: Vectơ lực tác dụng lên q3 có:+ điểm đặt: tại C.+ phương: song song với AB.+ chiều: từ A đến B.+ độ lớn: F3 = 45.10-3N.Bài 4*: Người ta đặt 3 điện tích q1 = 8.10-9 C, q2 = q3 = -8.10-9 C tại 3 đỉnh của tam giác đều ABCcạnh a = 6 cm trong khơng khí. Xác định lực tác dụng lên q0 = 6.10-9 C đặt tại tâm O của tam giác.Hướng dẫn:Page 7 of 63Gọi F→1, F→2, F→3 lần lượt là lực do điện tích q1, q2 và q3 tácdụng lên q0+ Khoảng cách từ các điện tích đến tâm O:+ Lực tác dụng F→1, F→2, F→3 được biểu diễn như hình+ Gọi F→ là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0:Suy ra:+ Vì tam giác ABC đều nên F→23 ↑ ↑ F→1, nên: F = F1 + F23 = 7,2.10-4 N+ Vậy lực tổng hợp F→ có phương AO có chiều từ A đến O, độ lớn 7,2.10-4Bài 5*: Hai điện tích điểm q1 = 3.10-8 C, q2 = 2.10-8 C đặt tại hai điểm A và B trong chân khơng,AB = 5 cm. Điện tích q 0 = -2.10-8 C đặt tại M, MA = 4 cm, MB = 3 cm. Xác định lực điện tổng hợp tácdụng lên q0.Hướng dẫn:+ Nhận thấy AB2 = AM2 + MB2 → tam giác AMB vuông tại+ Gọi F→1, F→2 lần lượt là lực do điện tích q 1 và q2 tácdụng lên q0+ Ta có:M+ Vậy lực tổng hợp F→ tác dụng lên q0 có điểm đặt tại C, phương tạo với F→2 một góc φ ≈ 40°và độ lớn F = 5,234.10-3 N.Page 8 of 63Dạng 3. Sự cân bằng của một điện tích- Khi một điện tích q đứng n thì hợp lực tác dụng lên q sẽ bằng0:- Dạng này có 2 loại:+ Loại bài chỉ có lực điện.+ Loại bài có thêm các lực cơ học (Trọng lực: P = mg (luôn hướng xuống), Lực căng dây T, Lựcđàn hồi của lò xo: F = k.Δℓ = k(ℓ - ℓo)).Bài tập áp dụng:Bài 1: Hai điện tích q1 = –2.10-8C, q2 = 1,8.10-7C đặt trong khơng khí tại A và B, AB = ℓ = 8cm.Một điện tích q3 đặt tại C. Hỏi:a) C ở đâu để q3 nằm cân bằng?b) Dấu và độ lớn của q3 để q1, q2 cũng cân bằng.Hiển thị lời giảia) Vị trí của C để q3 nằm cân bằng– Các lực điện tác dụng lên q3: F→13, F→23.– Để q3 nằm cân bằng thì: F→13 + F→23 = 0 ⇒ F→13 = - F→23 ⇒ F→13, F→23 cùng phương,ngược chiều và cùng độ lớn:.Từ đó:+ C nằm trên đường thẳng AB, ngồi đoạn AB, về phía A.+ BC = 3AC = 3(BC – AB)Vậy: Phải đặt q3 tại C, với AC = 4cm; BC = 12cm thì q3 sẽ nằm cân bằng.b) Dấu và độ lớn của q3 để q1, q2 cũng cân bằng– Để q1 và q2 cũng cân bằng thì:Page 9 of 63Vì q1 < 0; q2 > 0 ⇒ q3 & 0: q3 = 0,45.10-7 C.Vậy: Để q1 và q2 cũng cân bằng thì q3 = +0,45.10-7 C.Bài 2: Hai điện tích q1 = 2.10-8C và q2 = -8.10-8C đặt tại A và B trong khơng khí. AB = 8cm. Mộtđiện tích q3 đặt tại C.a. C ở đâu để q3 cân bằng.b. Dấu và độ lớn của q3 để q1 và q2 cũng cân bằng (hệ điện tích cân bằng).Hướng dẫn:a. + Gọi F→13, F→23 lần lượt là lực do q1, q2 tác dụng lên q3- Để q3 cân bằng: F→3 = F→13 + F→23 = 0 ⇒ F→13 = -F→23 ⇒ điểm C phải thuộc AB+ Vì q1 > 0 và q2 < 0 nên C nằm ngồi AB và gần phía A.+ Độ lớn:(1)Ta lại có: CB - CA = AB = 8cm (2).Từ (1) và (2)Dấu và độ lớn của q3 tùy ý.b. Hệ cân bằng+ Gọi F→21, F→31 lần lượt là lực do q2, q3 tác dụng lên q1- Để q1 cân bằng: F→1 = F→21 + F→31 = 0 ⇒ F→21 = -F→31 ⇒ F→21 ↑ ↓ F→31 (3)+ Vì q1 > 0 và q2 < 0 nên F→21 ↑ ↑ AB→ (4)+ Ta lại có: AC→ ↑ ↓ AB→ (5)Từ (3) , (4) và (5) ta ⇒ F→31 ↑ ↑ AC→ ⇒ q1q3 < 0 ⇒ q3 < 0+ Độ lớn:- Vì⇒ F→32 + F→12 = 0 ⇒ điện tích q2 cũng cân bằngChú ý: Nếu hệ gồm n điện tích có (n - 1) điện tích cân bằng thì hệ đó cân bằng.Bài 3*: Tại ba đỉnh của một tam giác đều trong khơng khí, đặt 3 điện tích giống nhau q 1 = q2 =q3 = q = 6.10-7C. Hỏi phải đặt điện tích q0 tại đâu, có giá trị bao nhiêu để hệ điện tích cân bằng?Hướng dẫn:Page 10 of 63

Xem Thêm