Bài tập về Định luật Coulomb về tương tác tĩnh điện

Lý thuyết

Sự tương tác giữa các điện tích

Hai loại điện tích

- Một vật bị nhiễm điện có khả năng hút các vật nhẹ khác thì được gọi là vật tích điện.

- Có 2 loại điện tích: điện tích dương và điện tích âm.

- Các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, trái dấu thì hút nhau.

- Đơn vị đo điện tích là culông (C).

Lưu ý: vật tích điện có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách tới vị trí mà ta xét có thể được xem là một điện tích điểm.

- Điện tích nguyên tốc có giá trị bằng độ lớn điện tích của một hạt mang điện tồn tại độc lập trong tự nhiên và có giá trị: e = 1,6.10^-19 C

- Tất cả các vật tích điện đều có độ lớn điện tích q luôn là một bội số của điện tích nguyên tố: q = ne với n là số tự nhiên.

Sự nhiễm điện của các vật

- Nhiễm điện do cọ xát: là sự nhiễm điện khi các vật khác bản chất, tring hoà về điện được cọ xát với nhau, khi đó hai vật nhiễm điện trái dấu.

Ví dụ: cọ xát lược nhựa với tóc, lược nhựa bị nhiễm điện âm và hút được mẩu giấy vụn.

- Nhiễm điện do tiếp xúc: là sự nhiễm điện khi một vật trung hoà về điện đặt tiếp xúc với một vật nhiễm điện. Khi đó hai vật nhiễm điện cùng dấu.

- Nhiễm điện do hưởng ứng: là sự nhiễm điện khi một vật A (vật dẫn điện) trung hoà về điện đặt gần (không tiếp xúc) với một vật B nhiễm điện. Khi đó, hai đầu vật A, gần và xa vật B, lần lượt nhiễm điện trái dấu và cùng dấu với vật B. Khi đưa vật A ra xa vật B, vật A trở về trạng thái trung hoà như ban đầu.

Định luật Coulomb

Lực tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không có phương trùng với đường thẳng nối hai điện tích điểm đó, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích độ lớn của điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

$F=k\frac{\left|q_1{q}_2\right|}{r^2}$

Trong đó k là hằng số phụ thuộc vào cách chọn đơn vị của các đại lượng, q₁, q₂ là các giá trị đại số của hai điện tích. Trong hệ đơn vị SI, $k=\frac{1}{4{\mathrm{\pi \epsilon }}_0}=9.{19}^9\frac{N{m}^2}{C^2}$ với ${\epsilon }_0=8,85.{10}^{-12}\frac{C^2}{N{m}^2}$ là hằng số điện.

Lưu ý: khi đặt hai điện tích vào một môi trường điện môi đồng chất, lực tương tác tĩnh điện sẽ giảm e lần so với khi đặt chúng trong chân không.

Lưu ý: Xét điện tích q chịu tác dụng vởi lực tĩnh điện của n điện tích điểm, lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q được xác định: $\overrightarrow{F_q}=\overrightarrow{F_{1q}}+\overrightarrow{F_{2q}}+...+\overrightarrow{F_{nq}}$

Bài tập tự luyện

Câu 1. Cho các yếu tố sau:

I. Độ lớn của các điện tích    II. Dấu của các điện tích

III. Bản chất của điện môi    IV. Khoảng cách giữa hai điện tích

Độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong môi trường điện môi đồng chất phụ thuộc vào những yếu tố nào sau đây?

A. II và III

B. I,II và III

C. I,III và IV

D. Cả bốn yếu tố

Đáp án: C

Độ lớn của lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong môi trường điện môi đồng chất, có độ lớn phụ thuộc vào bản chất của điện môi, tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Câu 2. Lực tương tác giữa hai điện tích điểm đứng yên trong không khí thay đổi như thế nào nếu đặt một tấm nhựa xen vào khoảng giữa hai điện tích?

A. Phương, chiều, độ lớn không đổi

B. Phương, chiều không đổi, độ lớn giảm

C. Phương thay đổi tùy theo hướng đặt tấm nhựa, chiều, độ lớn không đổi

D. Phương, chiều không đổi, độ lớn tăng.

Đáp án: B

Nếu đặt một tấm nhựa xen vào khoảng giữa hai điện tích thì độ điện môi của môi trường tăng lên do đó lực tương tác có độ lớn giảm. Tuy nhiên phương, chiều của lực không đổi.

Câu 3. Hai điện tích điểm giống nhau có độ lớn 2.10^-6C, đặt trong chân không cách nhau 20cm thì lực tương tác giữa chúng

A. là lực đẩy, có độ lớn 9.10^-5N

B. là lực hút, có độ lớn 0,9N

C. là lực hút, có độ lớn 9.10^-5N

D. là lực đẩy có độ lớn 0,9N

Đáp án: D

Hai điện tích giống nhau nên cùng dấu, tương tác giữa hai điện tích là lực đẩy

Câu 4. Hai điện tích điểm q₁=1,5.10^-7C và q₂ đặt trong chân không cách nhau 50cm thì lực hút giữa chúng là 1,08.10^-3N. Giá trị của điện tích q₂ là:

A. 2.10^-7C

B. 2.10^-3C

C. -2.10^-7C

D.-2.10^-3C

Đáp án: C

Hai điện tích hút nhau nên trái dấu nhau, q₁ là điện tích dương

⇒q₂ là điện tích âm

Câu 5. Hai điện tích điểm q₁=2,5.10^-6C và q₂=4.10^-6C đặt gần nhau trong chân không thì lực đẩy giữa chúng là 1,44N. Khoảng cách giữ hai điện tích là:

A. 25cm

B 20cm

C.12cm

D. 40cm

Đáp án: A

Thay số : r = 0,25m = 25cm

Câu 6. Hai điện tích q₁ và q₂ đặt gần nhau trong chân không có lực tương tác là F. Nếu đặt điện tích q₃ trên đường nối q₁ và q₂ và ở ngoài q₂ thì lực tương tác giữa q₁ và q₂ là F’ có đặc điểm:

D. Không phụ thuộc vào q₃

Đáp án: D

Lực tương tác giữa hai điện tích q₁ và q₂:

nên không phụ thuộc vào sự có mặt của điện tích q₃

Câu 7. Hai điện tích điểm đặt gần nhau trong không khí có lực tương tác là F. Nếu giảm khoảng cách giữa hai điện tích hai lần và đặt hai điện tích vào trong điện môi đồng chất có hằng số điện môi ɛ = 3 thì lực tương tác là:

Đáp án: B

Câu 8. Hai điện tích điểm đặt trong không khí cách nhau một khoảng 30cm có lực tương tác tĩnh giữa chúng là F. Nếu nhúng chúng trong dầu có hằng số điện môi là 2,25, để lực tương tác giữa chúng vẫn là F thì khoảng cách giữa các điện tích là:

A. 20cm

B. 10cm

C. 25cm

D. 15cm

Đáp án: A

Câu 9. Hai vật nhỏ mang điện tích cách nhau 40cm trong không khí thì đẩy nhau với lực là 0,675 N. Biết rằng tổng điện tích của hai vật là 8.10^-6C. Điện tích của mỗi vật lần lượt là:

A. q₁ = 7.10^-6C; q₂ = 10^-6C

B. q₁ = q₂ = 4.10^-6C

C. q₁ = 2.10^-6C ; q₂ = 6.10^-6C

D. q₁ = 3.10^-6C ; q₂ = 5.10^-6C.

Đáp án: C

Ta có:

Vì hai vật đẩy nhau nên hai vật nhiễm điện cùng dấu

Mặt khác: q₁ + q₂ = 8.10^-6C (1) nên hai vật mang điện tích dương

Ta có:  (2)

Từ (1) (2), ta có: q₁ = 2.10^-6C; q₂ = 6.10^-6C.

Câu 10. Hai điện tích dương q₁, q₂ có cùng một độ lớn được đặt tại hai điểm A, B, điện tích q₀ đặt tại trung điểm của AB thì ta thấy hệ ba điện tích này nằm cân bằng trong chân không. Bỏ qua trọng lượng của ba điện tích. Chọn kết luận đúng.

A. q_o là điện tích dương

B. q_o là điện tích âm

C. q_o có thể là điên tích âm có thể là điện tích dương

D. q_o phải bằng 0

Đáp án: B

Bỏ qua trọng lượng của 3 điện tích. Vì hai điện tích dương có cùng độ lớn được đặt tại hai điểm A, B và q₀ đặt tại trung điểm của AB nên q₀ luôn cân bằng do chịu tác dụng của hai lực cùng giá, ngược chiều từ hai điện tích q₁, q₂.

Để điện tích q₁ đặt tại A cân bằng thì lực tác dụng của q₀ lên q₁ phải cân bằng với lực tác dụng của q₂ lên q₁, tức ngược chiều lực tác dụng của q₂ lên q₁. Vậy q₀ phải là điện tích âm.

Câu 11. Hai quả cầu nhẹ có cùng khối lượng được treo vào mỗi điểm bằng hai dây chỉ giống nhau. Truyền cho hai quả cầu điện tích cùng dấu q₁ và q₃ = 3q₁, hai quả cầu đẩy nhau. Góc lệch của hai dây treo hai quả cầu so với phương thẳng đứng là α₁ và α₂. Chọn biểu thức đúng :

A. α₁ = 3α₂

B. 3α₁ = α₂

C. α₁ = α₂

D. α₁ = 1,5α₂

Đáp án: C

Hai quả cầu tích điện cùng dấu nên đẩy nhau. Mỗi quả cầu cân bằng do tác dụng của ba lực là trọng lực P− , lực điện F− , lực căng T− của dây treo nên P− + T− + F− = 0

Vì hai quả cầu giống nhau nên có cùng trọng lực P− ; lực điện  tác dụng lên hai quả cầu là hai lực trực đối có độ lớn  ; lực căng của mỗi dây treo  hướng dọc theo sợi dây.

Ta có  , do vậy hai dây treo bị lệch so với phương thẳng đứng góc α₁ = α₂ = α.

Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác:

30 Bài tập về Các đặc trưng vật lí của sóng (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Dao động tắt dần và hiện tượng cộng hưởng (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Nguồn điện (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Lực tương tác giữa hai điện tích (2024) có đáp án chi tiết nhất

30 Bài tập về Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ (2024) có đáp án chi tiết nhất