Vật lí 11 Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích Giải Lý 11 Kết nối tri thức trang 61, 62, 63, 64

Giải Vật lý 11 trang 61, 62, 63, 64 Kết nối tri thức với cuộc sống giúp các em học sinh lớp 11 có thêm nhiều gợi ý tham khảo để biết cách trả lời các câu hỏi bài học bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích của Chương 3: Điện trường.

Giải Lý 11 Kết nối tri thức bài 16 các em sẽ hiểu được kiến thức về lực hút và lực đẩy giữa các điện tích, Định luật Coulomb và nhanh chóng trả lời toàn bộ các câu hỏi trang 61, 62, 63, 64 trong sách giáo khoa Vật lí 11. Đồng thời qua đó giúp quý thầy cô tham khảo để soạn giáo án cho học sinh của mình thuận tiện hơn.

I. Lực hút và lực đẩy giữa các điện tích

II. Định luật Coulomb

Câu hỏi 1

Hãy nêu tên các đại lượng và tên các đơn vị trong biểu thúc (16.2) và (16.3).

Gợi ý đáp án

\(F=k\frac{\left |q_{1}q_{2} \right|}{r^{2}}=\frac{\left|q_{1}q_{2}\right|}{4\pi \varepsilon _{0}r^{2}}\)

F: Lực tương tác giữa hai điện tích (N)

k: hằng số lực Cu-lông \(k=9.10^{9} Nm^{2}/C^{2}\)

q1, q2: điện tích điểm (C)

r: khoảng cách giữa hai điện tích (m)

\(\varepsilon _{0}\) : hằng số điện \(\varepsilon _{0}=8,85.10^{-12} C^{2}/Nm^{2}\)

Câu hỏi 2

Nếu khoảng cách giữa hai điện tích điểm tăng lên 2 lần và giá trị của mỗi điện tích điểm tăng lên 3 lần thì lực điện tương tác giữa chúng tăng hay giảm bao nhiêu lần?

Gợi ý đáp án

\(\frac{F'}{F}=\frac{k\frac{\left |q'_{1}q'_{2} \right|}{r'^{2}}}{k\frac{\left |q_{1}q_{2} \right|}{r^{2}}}= \frac{k\frac{\left |3q_{1}.3q_{2} \right|}{(2r)^{2}}}{k\frac{\left |q_{1}q_{2} \right|}{r^{2}}}=2,25\Rightarrow F'=2,25F\)

Vậy lực điện tương tác tăng 2,25 lần.

Câu hỏi 3

Hãy vẽ các vectơ lực điện tương tác giữa hai điện tích điểm q₁ = 10⁻⁵C và q₂ = 10⁻⁷ C đặt cách nhau 10 cm trong chân không theo tỉ lệ 1 cm ứng với khoảng cách 2 cm và lực 0,4 N. Lấy 9.10⁹Nm²/C²

Gợi ý đáp án

Độ lớn lực tương tác giữa hai điện tích là:

\(F=k\frac{\left |q_{1}q_{2} \right|}{r^{2}}=9.10^{9}\frac{10^{-5}.10^{-7}}{0,1^{2}}=0,9(N)\)

Hướng dẫn vẽ hình:

Theo yêu cầu tỉ lệ của đề bài khoảng cách giữa hai điện tích là 5cm

Hai điện tích là điện tích dương nên hai điện tích đẩy nhau và hướng ra xa độ lớn của lực theo tỉ lệ độ lớn được vẽ bằng 2,25 cm.

III. Bài tập về định luật Coulomb

Bài 1

Người ta có thể dùng lực tĩnh điện để tách các trang sách bị dính chặt vào nhau mà không làm chúng hỏng. Hãy mô tả cách làm này.

Gợi ý đáp án

Để tách rời các trang giấy ra ta cần phải cho các trang giấy nhiễm điện cùng loại ( vì theo quy ước hai vật nhiễm điện cùng loại sẽ đẩy nhau ); khi đó các trang giấy sẽ đẩy nhau và ta có thể tách chúng ra dễ dàng.

Bài 2

Có thể dùng định luật Coulomb để xác định độ lớn của lực tương tác giữa các điện tích trong các thí nghiệm ở Hình 16.1 không? Tại sao?

Gợi ý đáp án

Có thể dùng định luật Coulomb để xác định độ lớn của lực tương tác giữa các điện tích trong các thí nghiệm ở Hình 16.1 vì chúng ta có thể coi các đầu tiếp xúc là các điện tích điểm, chúng ta có thể đo được đô lớn điện tích giữa các thanh và khoảng cách giữa chúng từ đó có thể xác định được độ lớn lực tương tác điện giữa chúng.

Bài 3

Xác định lực điện tương tác giữa electron và proton của nguyên tử hydrogen. Biết khoảng cách từ electron trong nguyên tử hydrogen đến hạt nhân của nguyên tử này là 5.10^-11 m; điện tích của electron và proton có độ lớn bằng nhau \(1,6.10^{-19}C\). Lấy \(\varepsilon_{0}=8,85.10^{-12}\frac{C^{2}}{Nm^{2}}\)

Gợi ý đáp án

Lực điện tương tác giữa electron và proton là:

\(F= \frac{\left|e.p\right|}{4\pi \varepsilon _{0}r^{2}}=\frac{(1,6.10^{-19})^{2}}{4\pi.8,85.10^{-12}(5.10^{-11})^{2}}=9,21.10^{-8} (N)\)

Bài 4

Hai điện tích điểm \(q1 = 15 \mu C , q2 = -6 \mu C\) đặt cách nhau 0,2 m trong không khí. Phải đặt một điện tích q₃ ở vị trí nào để lực điện tác dụng lên điện tích này bằng 0?

Gợi ý đáp án

Gọi F₁, F₂ lần lượt là lực do điện tích q₁, q₂ tác dụng lên q₃; F₃ là lực tổng hợp các lực điện tác dụng lên q3

Gọi A, B, C lần lượt là vị trí đặt q₁, q₂, q₃

Điều kiện để điện tích q₃ cân bằng

\(\vec{F}_{1}+\vec{F}_{2}=\vec{F}_{3}=\vec{0}\Rightarrow \vec{F}_{1}=-\vec{F}_{2}\)

\(\Rightarrow \left\{\begin{matrix}F_{1}\uparrow\downarrow F_{2}\\F_{1} =F_{2}\end{matrix}\right.\)

Vì \(F_{1}\uparrow\downarrow F_{2}\) nên điểm C nằm trên đường thẳng AB

Vì q₁, q₂ trái dấu nên điểm C nằm ngoài khoảng \(AB \Rightarrow \left | AC-BC \right |=AB (1)\)

Lực điện do q₁ tác dụng lên q₃ là: \(F_{1}=k\frac{\left |q_{1}.q_{3}\right|}{AC^{2}}\)

Lực điện do q₂ tác dụng lên q₃ là: \(F_{2}=k\frac{\left |q_{2}.q_{3}\right|}{BC^{2}}\)

Vì \(F_{1} =F_{2} \Rightarrow k\frac{\left |q_{1}.q_{3}\right|}{AC^{2}}=k\frac{\left |q_{2}.q_{3}\right|}{BC^{2}} \Rightarrow\frac{15}{AC^{2}}=\frac{6}{BC^{2}}\Rightarrow\frac{BC}{AC}=\frac{\sqrt{10}}{5} (2)\)

Từ (1),(2) \(\Rightarrow\) AC=0,544 (m), BC=0,344 (m)

Vậy q₃ đặt cách q₁ 0,544 m và cách q₂ 0,344 m