Một viên bi khối lượng m, được treo trên dây nhẹ, không dãn, không dẫn điện vào giữa mặt phẳng rộng, thẳng đứng, tích điện đều, mật độ điện mặt σ < 0, đặt trong không khí. Cho viên bi tích điện q < 0 thì dây treo lệch góc α so với phương thẳng đứng. Biểu thức tính q là:
Đáp án đúng: C
Phân tích lực tác dụng lên viên bi:
- Trọng lực \(\overrightarrow{P}\) hướng xuống.
- Lực điện \(\overrightarrow{F}\) hướng ngang (do \(\sigma < 0\) và \(q < 0\) nên lực điện đẩy).
- Lực căng dây \(\overrightarrow{T}\).
Biểu diễn các lực và áp dụng điều kiện cân bằng:
\(\overrightarrow{P} + \overrightarrow{F} + \overrightarrow{T} = \overrightarrow{0}\)
Chiếu lên phương ngang và phương thẳng đứng, ta có:
\(F = T\sin \alpha\) và \(P = T\cos \alpha\)
Suy ra: \(F = P\tan \alpha\) hay \(qE = mg\tan \alpha\)
Với điện trường của mặt phẳng rộng vô hạn: \(E = \frac{{\left| \sigma \right|}}{{2{\varepsilon _0}}}\)
Do đó: \(q\frac{{\left| \sigma \right|}}{{2{\varepsilon _0}}} = mg\tan \alpha \Rightarrow q = \frac{{2{\varepsilon _0}mg}}{{\left| \sigma \right|}}\tan \alpha\). Vì \(\sigma < 0\), ta viết \(\left| \sigma \right| = -\sigma\), nhưng vì q < 0 nên ta bỏ dấu trừ, do đó:
\(q = \frac{{2{\varepsilon _0}mg}}{\sigma }tg\alpha\)
500+ câu hỏi ôn tập trắc nghiệm môn Vật lý đại cương sẽ là đề cương ôn thi hữu ích dành cho các bạn sinh viên Đại học - Cao đẳng ôn thi môn đại cương dễ dàng hơn. Mời các bạn cùng tham khảo!
