Treo hai quả cầu nhỏ cùng khối lượng trên hai dây nhẹ, không dãn, cách điện, dài như nhau, sao cho chúng không tiếp xúc nhau, cùng độ cao. Sau khi tích điện dương q1 > q2 cho chúng thì chúng đẩy nhau khiến hai dây lệch góc α1, α2 so với phương thẳng đứng. Vậy:
Đáp án đúng: C
Phân tích bài toán:
Đây là một bài toán về tương tác tĩnh điện giữa hai điện tích. Điểm quan trọng cần lưu ý là lực tương tác giữa hai quả cầu theo định luật Coulomb là một cặp lực trực đối, tức là có cùng độ lớn và ngược chiều. Điều này đúng bất kể độ lớn của điện tích trên mỗi quả cầu là bao nhiêu.
Lời giải chi tiết:
Gọi F là độ lớn lực đẩy tĩnh điện giữa hai quả cầu.
Xét mỗi quả cầu, ta có các lực tác dụng lên nó bao gồm: trọng lực P, lực căng dây T và lực đẩy tĩnh điện F.
Vì hệ cân bằng, ta có:
tan(α1) = F/P
tan(α2) = F/P
Vì P như nhau và F cũng như nhau (theo định luật III Newton), suy ra tan(α1) = tan(α2). Do đó, α1 = α2.
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!
Câu hỏi liên quan
Trong trường hợp này, Q = -5μC = -5.10^-6 C và r = 30cm = 0.3m.
Vậy, E = (9.10^9 * |-5.10^-6|) / (0.3)^2 = (9.10^9 * 5.10^-6) / 0.09 = 45.10^3 / 0.09 = 500.10^3 V/m = 500 kV/m
* Tính đều: Điện trường có độ lớn và hướng như nhau tại mọi điểm cách đều mặt phẳng. Do đó, nó là một điện trường đều.
* Hướng: Vectơ cường độ điện trường \(\overrightarrow E\) luôn vuông góc với mặt phẳng tích điện.
* Độ lớn: Độ lớn của điện trường được tính bằng công thức \(E = \frac{\sigma }{{2{\varepsilon _0}}}\), trong đó σ là mật độ điện mặt và \({\varepsilon _0}\) là hằng số điện môi của chân không.
Vì cả ba đặc điểm trên đều đúng, nên đáp án chính xác là "A, B, C đều đúng".
Theo định lý Gauss, thông lượng điện trường gửi qua một mặt kín chỉ phụ thuộc vào tổng điện tích bên trong mặt kín đó. Trong trường hợp này, mặt cầu là mặt kín.
Gọi ΦD1 là thông lượng điện trường khi điện tích Q1 được đặt vào mặt cầu, và ΦD2 là thông lượng điện trường khi điện tích Q2 được đặt vào mặt cầu. Theo định lý Gauss, ta có:
ΦD1 = Q1/ε0
ΦD2 = Q2/ε0
Theo đề bài, Q1 = 2Q2. Thay vào biểu thức trên, ta được:
ΦD1 = (2Q2)/ε0 = 2 * (Q2/ε0) = 2ΦD2
Vậy, ΦD1 = 2ΦD2
Ta có:
Khi r > R, điện trường giống như điện tích điểm đặt tại tâm O: \(\overrightarrow E = kQ\frac{{\overrightarrow r }}{{{r^3}}}\).
Khi r < R, theo định lý Gauss: \(E.4\pi {r^2} = \frac{{{Q_r}}}{{{\varepsilon _0}}} = \frac{{\rho .\frac{4}{3}\pi {r^3}}}{{{\varepsilon _0}}}\) \(\Rightarrow E = \frac{{\rho r}}{{3{\varepsilon _0}}}\) hay \(\overrightarrow E = \frac{{\rho \overrightarrow r }}{{3{\varepsilon _0}}}\).
Vậy đáp án sai là D.
Đường sức điện càng dày thì cường độ điện trường càng lớn. Do đó, nhìn vào hình vẽ ta thấy đường sức điện tại B dày hơn tại A nên EA < EB. Điện thế giảm dần dọc theo chiều đường sức điện. Vì A nằm gần điểm đầu đường sức hơn B nên VA > VB. Vậy đáp án đúng là EA < EB và VA > VB.
