Điện tích điểm Q > 0 ở tâm chung của hai đường tròn bán kính r và R (hình 4.6). Một electron di chuyển trong điện trường của điện tích Q theo các quĩ đạo khác nhau. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về công A của lực điện trường?
Nếu electron đi từ A theo vòng tròn lớn đến D rồi đến C thì công có giá trị âm.
Nếu electron đi từ B theo vòng nhỏ lớn đến C thì công có giá trị dương.
Nếu electron đi từ C đến D rồi theo vòng tròn lớn đến A thì công bằng không.
Nếu electron đi từ D theo vòng tròn lớn đến A rồi đến B thì công có giá trị dương.
Đáp án đúng: B
Vì Q > 0 và electron có điện tích âm nên lực điện trường tác dụng lên electron hướng vào tâm. Do đó, công của lực điện trường chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối của đường đi, không phụ thuộc vào hình dạng đường đi. Đồng thời, khi electron di chuyển lại gần điện tích Q (tức là di chuyển theo chiều lực điện trường), công mà lực điện trường thực hiện là công dương; khi electron di chuyển ra xa điện tích Q (tức là di chuyển ngược chiều lực điện trường), công mà lực điện trường thực hiện là công âm; khi electron di chuyển trên đường tròn (là đường đẳng thế) thì công bằng 0.
- Xét đáp án A: Electron đi từ A đến D rồi đến C. Do A và D nằm trên cùng một đường tròn nên công của lực điện trường khi electron đi từ A đến D bằng 0. Khi electron đi từ D đến C (ra xa điện tích Q) thì công âm. Vậy công có giá trị âm => A đúng.
- Xét đáp án B: Electron đi từ B đến C (ra xa điện tích Q) thì công âm => B sai.
- Xét đáp án C: Electron đi từ C đến D (lại gần điện tích Q) thì công dương. Electron đi từ D đến A (cùng nằm trên đường tròn) thì công bằng 0. Vậy công có giá trị dương => C sai.
- Xét đáp án D: Electron đi từ D đến A (cùng nằm trên đường tròn) thì công bằng 0. Electron đi từ A đến B (lại gần điện tích Q) thì công dương. Vậy công có giá trị dương => D đúng. Tuy nhiên, đề bài chỉ yêu cầu chọn 1 đáp án, và A là đáp án đúng nhất.
Câu hỏi liên quan
Trong điện trường không đều, khi một lưỡng cực điện với mômen lưỡng cực pe được đặt vào, nó sẽ chịu tác động của một mômen lực và một lực tịnh tiến. Mômen lực có xu hướng làm lưỡng cực quay sao cho pe song song với E. Đồng thời, vì điện trường không đều, lực tác dụng lên hai điện tích của lưỡng cực sẽ khác nhau, tạo ra một lực tịnh tiến kéo lưỡng cực về phía điện trường mạnh hơn.
Do đó, đáp án đúng là D: Vừa quay cùng chiều quay của E, vừa tịnh tiến về phía E lớn hơn.
Từ công thức trên, ta có thể suy ra bán kính của quả cầu là: R = kQ/V
Thay số vào, ta được: R = (9.10^9 * |-5.10^-9|) / |-400| = 0.1125 m = 11.25 cm.
Vậy đáp án đúng là D.
* Trường hợp Q đặt trên đoạn x - q1: Lực hút của q1 lên Q lớn hơn lực đẩy của q2 lên Q. Vậy lực tổng hợp hướng về phía q1, tức là về phía x.
* Trường hợp Q đặt trên đoạn q2 - y: Lực đẩy của q2 lên Q lớn hơn lực hút của q1 lên Q. Vậy lực tổng hợp hướng về phía q2, tức là ngược với phía y.
* Trường hợp Q đặt trên đoạn q1 - q2: Lực đẩy của q2 lên Q và lực hút của q1 lên Q đều hướng về phía q2. Vậy lực tổng hợp hướng về phía q2.
Vậy, đáp án A và C đúng.
Vì q1 và q2 là hai điện tích dương cùng độ lớn, nên tại một điểm M bất kỳ trên mặt phẳng trung trực (S) của đoạn AB (trừ giao điểm của AB với (S)), vectơ cường độ điện trường tổng hợp sẽ là tổng vectơ của cường độ điện trường do q1 và q2 gây ra tại M.
Do tính đối xứng, các thành phần vuông góc với mặt phẳng (S) của hai vectơ này sẽ triệt tiêu lẫn nhau, chỉ còn lại thành phần nằm trong mặt phẳng (S) và hướng ra xa đoạn AB (do q1 và q2 đều dương).
Vậy vectơ E tại M nằm trong (S), hướng ra xa AB.
