Định luật Cu Lông là một trong những kiến thức nền tảng quan trọng trong chương trình Vật lý lớp 11, đặc biệt là trong lĩnh vực điện tích và trường tĩnh điện. Việc nắm vững định luật này không chỉ giúp học sinh đạt điểm cao trong các kỳ thi mà còn tạo tiền đề vững chắc cho việc học tập các kiến thức nâng cao ở bậc học cao hơn. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn những Bài Tập Khó Về định Luật Cu Lông Lớp 11, kèm theo lời giải chi tiết, giúp bạn nâng cao khả năng giải bài tập Vật lý và chinh phục những kiến thức đầy thử thách.
Bài Tập Vận Dụng Định Luật Cu Lông Trong Điện Trường Đều
Bài Tập 1: Tính Lực Tương Tác Giữa Hai Điện Tích Điểm
Hai điện tích điểm q1 = +2.10^-6 C và q2 = -4.10^-6 C đặt cách nhau một khoảng r = 10 cm trong chân không.
a) Tính lực tương tác giữa hai điện tích.
b) Nếu đặt hai điện tích này trong điện môi có hằng số điện môi ε = 2, thì lực tương tác giữa chúng sẽ thay đổi như thế nào?
Lời giải:
a) Lực tương tác giữa hai điện tích điểm được tính theo công thức:
Lực tương tác giữa hai điện tích điểm
Trong đó:
- F là lực tương tác (N).
- k là hằng số điện môi trong chân không (k = 9.10^9 Nm^2/C^2).
- q1, q2 là độ lớn của hai điện tích (C).
- r là khoảng cách giữa hai điện tích (m).
Thay số vào công thức, ta có:
F = (9.10^9 |2.10^-6| |-4.10^-6|) / (0.1)^2 = 7.2 N
Vậy lực tương tác giữa hai điện tích là 7.2 N và là lực hút vì hai điện tích trái dấu.
b) Khi đặt hai điện tích trong điện môi có hằng số điện môi ε, lực tương tác giữa chúng sẽ giảm đi ε lần.
F’ = F / ε = 7.2 / 2 = 3.6 N
Vậy lực tương tác giữa hai điện tích khi đặt trong điện môi là 3.6 N.
Bài Tập 2: Xác Định Cường Độ Điện Trường
bài tập về định luật cu lông lí 11
Một điện tích điểm q = +4.10^-8 C đặt tại điểm A trong chân không.
a) Tính cường độ điện trường do điện tích q gây ra tại điểm B cách A một khoảng r = 20 cm.
b) Đặt tại B một điện tích điểm q’ = -2.10^-8 C. Xác định lực điện tác dụng lên q’.
Lời giải:
a) Cường độ điện trường do điện tích điểm q gây ra tại điểm B được tính theo công thức:
Công thức tính cường độ điện trường
Thay số vào công thức, ta có:
E = (9.10^9 * |4.10^-8|) / (0.2)^2 = 9.10^3 V/m
Vậy cường độ điện trường do điện tích q gây ra tại điểm B là 9.10^3 V/m và hướng ra xa điện tích q vì q > 0.
b) Lực điện tác dụng lên điện tích q’ được tính theo công thức:
F = q’E = (-2.10^-8)(9.10^3) = -0.18 N
Vậy lực điện tác dụng lên q’ có độ lớn 0.18 N, mang dấu âm nên lực có phương hướng về phía điện tích q.
Bài Tập Về Sự Cân Bằng Của Hệ Điện Tích
Hệ điện tích là một hệ gồm nhiều điện tích điểm. Việc xác định điều kiện cân bằng của hệ điện tích là một dạng bài tập khó và thường xuất hiện trong các đề thi học sinh giỏi.
Bài Tập 3: Tìm Vị Trí Cân Bằng Của Điện Tích
Cho hai điện tích điểm q1 = +4 μC và q2 = -9 μC đặt tại hai điểm A và B cố định, cách nhau một khoảng AB = 10 cm trong chân không.
a) Tìm vị trí của điểm C trên đường thẳng AB sao cho điện tích q3 = +1 μC đặt tại C nằm cân bằng.
b) Xác định loại cân bằng của điện tích q3.
Lời giải:
a) Để điện tích q3 cân bằng, hợp lực tác dụng lên q3 phải bằng 0.
Gọi C là vị trí cần tìm trên đường thẳng AB, cách A một khoảng AC = x (cm), suy ra BC = (10 – x) cm.
Vị trí cân bằng của điện tích
Điện tích q3 chịu tác dụng của hai lực điện do q1 và q2 gây ra, lần lượt là F13 và F23:
- Lực F13 là lực đẩy do q1 và q3 cùng dấu, có phương là đường thẳng AB, chiều hướng ra xa q1.
- Lực F23 là lực hút do q2 và q3 trái dấu, có phương là đường thẳng AB, chiều hướng về phía q2.
Để q3 cân bằng, hai lực này phải cùng phương, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau: F13 = F23.
Thay số vào ta được:
k|q1q3|/x^2 = k|q2q3|/(10-x)^2
<=> 4/x^2 = 9/(10-x)^2
Giải phương trình trên, ta được hai nghiệm: x = 4 cm và x = 20 cm.
Loại nghiệm x = 20 cm vì nằm ngoài đoạn AB.
Vậy, điểm C cần tìm cách A một khoảng AC = 4 cm.
b) Để xét loại cân bằng, ta xét dấu của đạo hàm bậc hai của thế năng tương tác giữa q3 với hai điện tích q1 và q2.
Thế năng tương tác giữa q3 với hai điện tích q1 và q2 là:
W = W13 + W23 = kq1q3/AC + kq2q3/BC
Đạo hàm bậc hai của thế năng theo x là:
W” = 2kq1q3/AC^3 + 2kq2q3/BC^3
Thay số vào ta thấy W” > 0, nên vị trí cân bằng của q3 là cân bằng bền.
Bài Tập Về Chuyển Động Của Điện Tích Trong Điện Trường
Bài Tập 4: Tính Vận Tốc Của Điện Tích
điểm a khoản 1 điều 260 bộ luật hình sự
Một electron bay vào trong một điện trường đều của tụ điện phẳng theo phương song song với hai bản tụ và có vận tốc đầu v0 = 10^6 m/s. Biết hiệu điện thế giữa hai bản tụ là U = 100 V, khoảng cách giữa hai bản tụ là d = 1 cm. Xác định:
a) Lực điện tác dụng lên electron.
b) Gia tốc của electron trong điện trường.
c) Vận tốc của electron khi ra khỏi tụ điện.
Lời giải:
a) Lực điện tác dụng lên electron có độ lớn:
F = |e|E = |e|U/d
Thay số vào ta được:
F = (1.6.10^-19)(100/0.01) = 1.6.10^-15 N
Lực điện có phương vuông góc với phương chuyển động ban đầu của electron và hướng về phía bản tụ tích điện dương.
b) Gia tốc của electron trong điện trường:
a = F/m = (1.6.10^-15)/(9.1.10^-31) = 1.76.10^15 m/s^2
Gia tốc có cùng phương và chiều với lực điện.
c) Chuyển động của electron trong điện trường là chuyển động ném ngang với vận tốc ban đầu v0 theo phương ngang và gia tốc a theo phương thẳng đứng.
Thời gian electron bay trong điện trường:
t = L/v0 = d/v0 = 0.01/10^6 = 10^-8 s
Vận tốc theo phương ngang không đổi: vx = v0 = 10^6 m/s
Vận tốc theo phương thẳng đứng:
vy = at = (1.76.10^15)(10^-8) = 1.76.10^7 m/s
Vận tốc của electron khi ra khỏi tụ điện:
v = √(vx^2 + vy^2) = √[(10^6)^2 + (1.76.10^7)^2] = 1.77.10^7 m/s
bài tập học kỳ luật sư công chứng chứng thực
Kết Luận
Bài viết đã giới thiệu đến bạn đọc một số bài tập khó về định luật Cu Lông lớp 11, hy vọng sẽ giúp các bạn học sinh tự tin hơn trong việc giải các bài tập Vật lý.
Bạn cần hỗ trợ?
Liên hệ ngay:
- Số điện thoại: 0936238633
- Email: [email protected]
- Địa chỉ: 408 An Tiêm, Hà Khẩu, Hạ Long, Quảng Ninh, Việt Nam.
Chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn 24/7!
