Bài tập Vật lí Lớp 11 - Chương 1: Điện tích. Điện trường - Chuyên đề 1: Lực tương tác tĩnh điện - Dạng 2: Tìm hợp lực tác dụng lên một điện tích (Có lời giải)

Nội dung text: Bài tập Vật lí Lớp 11 - Chương 1: Điện tích. Điện trường - Chuyên đề 1: Lực tương tác tĩnh điện - Dạng 2: Tìm hợp lực tác dụng lên một điện tích (Có lời giải)

1. CHƯƠNG I. ĐIỆN TÍCH – ĐIỆN TRƯỜNG CHUYÊN ĐỀ 1: LỰC TƯƠNG TÁC TĨNH ĐIỆN B. CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI DẠNG 2: Tìm hợp lực tác dụng lên một điện tích 1. Phương pháp chung    Nếu một vật có điện tích q chịu tác dụng của các lực F1, F2 , F3 , thì hợp lực tác dụng lên điện tích q được xác định bởi     F F1 F2 F3 Thông thường ta sẽ gặp hai hoặc ba lực tác dụng lên một điện tích q.  Để xác định độ lớn của hợp lực F ta có thể xác định theo một trong hai cách sau: Cách 1: Sử dụng cộng véctơ theo quy tắc hình bình hành, tính toán dựa trên hình.   Nếu F1, F2 cùng phương và:   + F1, F2 cùng chiều thì: F F1 F2.   + F1, F2 ngược chiều thì: F F1 F2 .   Nếu F1, F2 có phương vuông góc thì 2 2 F F1 F2   Nếu F1, F2 có cùng độ lớn và hợp với nhau một góc α thì F 2OH F 2F cos 1 2   Nếu F1, F2 khác độ lớn và hợp với nhau một góc α thì 2 2 2 2 2 2 F F1 F2 2F1F2cos F F1 F2 2F1F2cos Cách 2: Phương pháp hình chiếu. Chọn hệ trục tọa độ Oxy vuông góc và ta chiếu các véctơ lên các trục tọa độ, ta thu được: Fx F1x F2x F3x F4x Fy F1y F2 y F3 y F4 y 2 2 Khi đó độ lớn của hợp lực là F Fx Fy . 2. Ví dụ minh họa 6 6 Ví dụ 1: Có hai điện tích q1 2.10 C , q2 2.10 C , đặt tại hai điểm A, B trong chân không và 6 cách nhau một khoảng 6 (cm). Một điện tích q3 2.10 C , đặt trên đương trung trực của AB, cách AB một khoảng 4 (cm). Độ lớn của lực điện do hai điện tích q1và 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 . Trang 1
2. Lời giải q1q3 6 6 - Lực do q1 tác dụng lên q3 là F13 k 2 với q1 2.10 C ,q3 2.10 C , khoảng cách giữa điện r13 tích q1 và q3 là r13 5 cm , ta suy ra F13 14,4 N , có hướng từ q1 tới q3 . q2q3 6 6 - Lực do q2 tác dụng lên q3 là F23 k 2 với q2 2.10 C ,q3 2.10 C , khoảng cách giữa điện r23 tích q2 và q3 là r23 5 cm , ta suy ra F23 14,4 N , có hướng từ q3 tới q2 .    3 - Lực tổng hợp F F F với F F ta suy ra F 2F cos với cos 0,6 từ đó suy ra 13 23 13 23 13 5 F 17,28 N Đáp án B. STUDY TIP  - Xác định lực F13 do điện tích q1 tác dụng lên điện tích q3.  - Xác định lực F 23 do điện tích q2 tác dụng lên điện tích q3.    - Hợp lực F F13 F23 6 Ví dụ 2: Tại 2 điểm A, B cách nhau 10 cm trong không khí, đặt 2 điện tích q1 q2 6.10 C. Xác định 8 lực điện trường do hai điện tích này tác dụng lên điện tích q3 3.10 C đặt tại C. Biết AC = BC = 15cm. A. 72.10 3 N B. 0,144N C. 136.10 3 N D. 0,102N Lời giải   Các điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 các lực F1 và F2 có phương chiều q q như hình vẽ, có độ lớn: F F 9.109 1 3 72.10 3 N. 1 2 AC 2    Lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3 là: F F1 F2 ; có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: AC 2 AH 2 F F cos F cos 2F cos 2.F . 136.10 3 N. 1 2 1 1 AC Đáp án C. Ví dụ 3: Tại hai điểm A và B cách nhau 20 cm trong không khí, đặt hai điện tích 8 6 6 q1 3.10 C, q2 8.10 C. Xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích q3 2.10 C đặt tại C. Biết AC = 12 cm, BC = 16 cm. Trang 2
3. A. 7 2N B. 6,76 N C. 3,75 N D. 5,625 N Lời giải   Các điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 các lực F1 và F2 có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: q q F 9.109 1 3 3,75N; 1 AC 2 q q F 9.109 2 3 5,625N. 2 BC 2    Lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3 là: F F1 F2 ; có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn: 2 2 F F1 F2 6,76 N. Đáp án B. Trang 3