Định luật Cu Lông là một trong những khái niệm nền tảng trong điện học, mô tả lực tương tác giữa các điện tích điểm. Việc nắm vững định luật này là chìa khóa để hiểu sâu hơn về các hiện tượng điện từ và ứng dụng của chúng trong thực tế. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn 10 bài tập định luật Cu Lông có đáp án, giúp bạn củng cố kiến thức và tự tin hơn khi giải quyết các vấn đề liên quan.
Bài Tập Định Luật Cu Lông Có Đáp Án: Nâng Cao Hiểu Biết Về Lực Điện Tĩnh
Trước khi đi vào các bài tập cụ thể, hãy cùng ôn lại một số khái niệm cơ bản về định luật Cu Lông:
- Nội dung định luật: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm tỉ lệ thuận với tích độ lớn của hai điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.
- Công thức: F = k |q1 q2| / r^2
- Trong đó:
- F là lực tương tác (N)
- k là hằng số điện môi (k ≈ 9*10^9 N.m^2/C^2)
- q1, q2 là độ lớn của hai điện tích (C)
- r là khoảng cách giữa hai điện tích (m)
- Trong đó:
- Đặc điểm lực Cu Lông:
- Là lực hút nếu hai điện tích trái dấu, lực đẩy nếu hai điện tích cùng dấu.
- Là lực tác dụng từ xa, không cần tiếp xúc.
- Tuân theo nguyên lý chồng chất lực.
10 Bài Tập Định Luật Cu Lông Có Đáp Án
Bài 1: Hai điện tích điểm q1 = +2 μC và q2 = -4 μC đặt cách nhau một khoảng r = 10 cm trong chân không. Tính lực tương tác giữa chúng.
Đáp án:
- F = k |q1 q2| / r^2 = 910^9 |210^-6 (-4)*10^-6| / (0.1)^2 = 7.2 N.
- Lực tương tác là lực hút do hai điện tích trái dấu.
Bài 2: Hai quả cầu nhỏ giống nhau, mỗi quả cầu mang điện tích q, được treo bằng hai sợi dây mảnh, cách điện và có cùng chiều dài l. Khi cân bằng, hai sợi dây hợp với nhau một góc α. Tính lực căng của mỗi sợi dây.
Đáp án:
- Lực điện giữa hai quả cầu: F = k * q^2 / (2lsin(α/2))^2
- Lực căng dây: T = F / (2sin(α/2)) = k q^2 / (4l^2 sin^3(α/2))
Bài 3: Một điện tích điểm q = +10 μC được đặt cố định tại điểm O. Một điện tích thử q0 = +1 μC di chuyển từ điểm A đến điểm B nằm trên đường thẳng đi qua O và cách O lần lượt là rA = 20 cm và rB = 10 cm. Tính công của lực điện trường khi điện tích thử di chuyển.
Đáp án:
- Công của lực điện trường: A = k q q0 (1/rB – 1/rA) = 910^9 10^-5 10^-6 * (1/0.1 – 1/0.2) = 4.5 J
Bài 4: Ba điện tích điểm q1 = q2 = q3 = +1 μC được đặt tại ba đỉnh của một tam giác đều cạnh a = 10 cm. Tính lực tác dụng lên một trong ba điện tích.
Đáp án:
- Lực tác dụng lên mỗi điện tích là tổng hợp lực của hai điện tích còn lại. Do tính đối xứng của tam giác đều, lực tổng hợp có phương trùng với đường cao của tam giác và có độ lớn: F = 2 k q^2 / a^2 cos(30°) = √3 k q^2 / a^2 = √3 910^9 (10^-6)^2 / (0.1)^2 ≈ 1.56 N
Bài 5: Hai điện tích điểm q1 = +2 μC và q2 = -2 μC được đặt tại hai điểm A và B cách nhau một khoảng r = 10 cm. Xác định vị trí điểm C trên đường thẳng AB sao cho cường độ điện trường tổng hợp tại C bằng 0.
Đáp án:
- Gọi x là khoảng cách từ C đến A. Để cường độ điện trường tổng hợp tại C bằng 0, cường độ điện trường do q1 và q2 gây ra tại C phải cùng phương, ngược chiều và có độ lớn bằng nhau. Điều này dẫn đến phương trình: k |q1| / x^2 = k |q2| / (r – x)^2. Giải phương trình ta tìm được x = r/2 = 5 cm.
Bài 6: Hai điện tích điểm q1 = +4 μC và q2 = -1 μC được đặt cố định tại hai điểm A và B cách nhau một khoảng r = 20 cm. Xác định vị trí điểm M trên đường thẳng vuông góc với AB tại A sao cho cường độ điện trường tổng hợp tại M đạt giá trị cực tiểu.
Đáp án:
- Vị trí M cần tìm là điểm mà tại đó, vector cường độ điện trường do q1 và q2 gây ra tại M vuông góc với nhau. Gọi x là khoảng cách từ M đến A, ta có: tan(α) = EM2/EM1 = (|q2|/|q1|)^(1/2) (x/r). Từ đó suy ra x = r (|q1|/|q2|)^(1/2) / (1 + (|q1|/|q2|)) = 20 * 2 / (1 + 4) = 8 cm.
giải bài tập định luật cu lông
Bài 7: Một quả cầu nhỏ khối lượng m = 1 g mang điện tích q = 10 μC được treo bằng một sợi dây mảnh, cách điện. Đặt quả cầu trong điện trường đều có cường độ E = 10^4 V/m, có phương nằm ngang. Khi quả cầu cân bằng, sợi dây hợp với phương thẳng đứng một góc α. Tính α.
Đáp án:
- Khi quả cầu cân bằng, hợp lực tác dụng lên quả cầu bằng 0: tan(α) = F/P = qE/mg. Từ đó suy ra α = arctan(qE/mg) = arctan(10^-5 10^4 / (10^-3 9.8)) ≈ 5.8°.
Bài 8: Một electron bay vào điện trường đều E = 10^3 V/m với vận tốc ban đầu v0 = 10^6 m/s theo phương vuông góc với đường sức điện. Tính độ lệch của electron sau khi đi được quãng đường s = 1 cm trong điện trường.
Đáp án:
- Gia tốc của electron trong điện trường: a = eE/m
- Thời gian electron đi được quãng đường s: t = s/v0
- Độ lệch của electron: d = 1/2 a t^2 = 1/2 (eE/m) (s/v0)^2 = 1/2 (1.610^-19 10^3 / (9.110^-31)) (0.01/10^6)^2 ≈ 8.810^-5 m = 0.088 mm.
Bài 9: Hai điện tích điểm q1 = +2 μC và q2 = -4 μC được đặt tại hai đỉnh A và B của một tam giác đều cạnh a = 10 cm. Tính cường độ điện trường tổng hợp tại đỉnh C của tam giác.
Đáp án:
- Cường độ điện trường do q1 và q2 gây ra tại C lần lượt là E1 và E2. Độ lớn của E1 và E2 được tính theo công thức: E = k * |q| / r^2.
- Cường độ điện trường tổng hợp tại C là tổng vector của E1 và E2: E = √(E1^2 + E2^2 + 2E1E2cos(60°)).
tính cường độ điện trường
Bài 10: Bốn điện tích điểm giống nhau q được đặt tại 4 đỉnh của một hình vuông cạnh a. Xác định cường độ điện trường tổng hợp tại tâm O của hình vuông.
Đáp án:
- Do tính đối xứng, cường độ điện trường tổng hợp tại tâm O bằng 0.
Kết Luận
Trên đây là 10 bài tập định luật Cu Lông có đáp án chi tiết, hi vọng sẽ giúp các bạn củng cố kiến thức và tự tin hơn khi giải quyết các vấn đề liên quan. Hãy luyện tập thường xuyên để nắm vững định luật quan trọng này nhé!
FAQ
1. Định luật Cu Lông có áp dụng được cho điện tích dạng khác ngoài điện tích điểm?
Định luật Cu Lông được xây dựng dựa trên mô hình điện tích điểm. Tuy nhiên, trong thực tế, ta có thể áp dụng định luật này cho các vật mang điện có kích thước nhỏ so với khoảng cách giữa chúng.
2. Hằng số điện môi phụ thuộc vào yếu tố nào?
Hằng số điện môi phụ thuộc vào môi trường mà các điện tích đặt trong đó.
3. Làm thế nào để xác định dấu của điện tích?
Dấu của điện tích được xác định bằng cách so sánh với điện tích của vật mẫu đã biết. Ví dụ, electron mang điện tích âm, proton mang điện tích dương.
4. Nguyên lý chồng chất lực là gì?
Nguyên lý chồng chất lực phát biểu rằng lực tổng hợp tác dụng lên một vật bằng tổng vector của các lực tác dụng lên vật đó.
5. Làm thế nào để học tốt định luật Cu Lông?
Để học tốt định luật Cu Lông, bạn cần nắm vững công thức, hiểu rõ ý nghĩa vật lý của các đại lượng trong công thức và luyện tập giải nhiều bài tập.
Các Câu Hỏi Và Bài Viết Liên Quan
- Bài tập về điện trường
- Điện thế và hiệu điện thế
- Tụ điện
- Dòng điện trong các môi trường
Bạn Cần Hỗ Trợ?
Liên hệ ngay với chúng tôi:
- Số Điện Thoại: 0903883922
- Email: [email protected]
- Địa chỉ: Đoàn Thị Điểm, An Lộc, Bình Long, Bình Phước, Việt Nam.
Đội ngũ Luật Game luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn 24/7!