Với lời giải SBT Vật lí 11 trang 31 chi tiết trong Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích Kết nối tri thức giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật lí 11. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật lí 11 Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích

Câu 16.6 trang 31 Sách bài tập Vật Lí 11: Giải thích tại sao bụi bám chặt vào các cánh quạt máy bằng nhựa mặc dù các cánh quạt này thường xuyên quay rất nhanh.

Lời giải:

Do khi quay các cánh quạt cọ xát vào không khí nên bị nhiễm điện và hút các hạt bụi nhẹ trong không khí, làm chúng dính chặt vào cánh quạt.

Câu 16.7 trang 31 Sách bài tập Vật Lí 11: a) Hãy giải thích tại sao đưa một quả cầu Q tích điện dương lại gần đầu A của thanh kim loại AB thì đầu A của thanh kim loại bị nhiễm điện âm, đầu B bị nhiễm điện dương (Hình 16.2).

b) Nếu thay thanh kim loại bằng thanh nhựa thì hai đầu của thanh này có bị nhiễm điện không? Tại sao?

Hình 16.2

Lời giải:

a) Trong thanh kim loại có các electron tự do. Các electron này bị điện tích dương Q hút nên chuyển động về đầu A làm cho đầu này thừa electron và mang điện tích âm; ngược lại đầu B mất bớt electron nên mang điện tích dương. Sự nhiễm điện này được gọi là sự nhiễm điện do hưởng ứng.

b) Do nhựa là chất cách điện, không có electron tự do nên không bị nhiễm điện do hưởng ứng.

Câu 16.8 trang 31 Sách bài tập Vật Lí 11: a) Tính lực tĩnh điện tương tác giữa hạt nhân nguyên tử helium với electron nằm trong lớp vỏ của nguyên tử này. Biết khoảng cách từ electron đến hạt nhân của nguyên tử helium là $2,{94.10}^{-11}\text{m}$, điện tích của electron là $-1,6\cdot {10}^{-19}\text{C}$.

b) Nếu coi electron chuyển động tròn đều dưới tác dụng của lực hút tĩnh điện với bán kính quỹ đạo đã cho ở trên thì tốc độ góc và tốc độ của nó bằng bao nhiêu?

Biết khối lượng của electron là $9,1\cdot {10}^{-31}\text{kg}$.

Lời giải:

a) Do nguyên tử helium có 2 electron nên 

b) $F_{ht}=m{a}_{ht}=m{\omega }^{2}r\Rightarrow \omega =\sqrt{\frac{F}{mr}}=\sqrt{\frac{5,{33.10}^{-7}}{9,{1.10}^{-31}.2,{94.10}^{-11}}}=1,{41.10}^{17}\text{rad}/\text{s}$ và $v=\omega r=4,{15.10}^6\text{m}/\text{s}$.

Câu 16.9 trang 31 Sách bài tập Vật Lí 11: Hai quả cầu kim loại nhỏ có cùng kích thước, cùng khối lượng 90 g, được treo vào cùng một điểm bằng hai sợi dây mảnh cách điện có cùng chiều dài 1,5 m. Truyền cho mỗi quả cầu một điện tích $2,4\cdot {10}^{-7}\text{C}$ thì chúng đẩy nhau ra xa tới lúc cân bằng thì hai điện tích cách nhau một đoạn a Coi góc lệch của hai sợi dây so với phương thẳng đứng là rất nhỏ. Tính độ lớn của a. Lấy g = 10 m/s²

Lời giải:

Mỗi quả cầu chịu tác dụng của 3 lực: trọng lực $\overrightarrow{P}$; lực điện $\overrightarrow{F_{đ}}$ và lực căng $\overrightarrow{T}$.

Muốn quả cầu cân bằng phải có: $\overrightarrow{P}$ + $\overrightarrow{F_{đ}}$ + $\overrightarrow{T}$ = $\overrightarrow{0}$hoặc $\overrightarrow{P}$ + $\overrightarrow{F_{đ}}$ = -$\overrightarrow{T}$, nghĩa là hợp lực của $\overrightarrow{P}$ và $\overrightarrow{F_{đ}}$ phải trực đối với $\overrightarrow{T}$ (Xem Hình 16.1G).

Từ Hình 16.1G ta có: $\text{tan}\alpha =\frac{F_{\text{d}}}{P}=\frac{F_{\text{đ}}}{mg}=\frac{{9.10}^9\frac{{\left(2,{4.10}^{-7}\right)}^2}{a^2}}{0,09.10}$ (1)

Vì góc $\alpha$ nhỏ nên ta có: $\text{tan}\alpha =\text{sin}\alpha =\frac{\text{a}}{2l}=\frac{a}{2.1,5}$ (2)

Từ (1) và (2) suy ra: a = 0,12 m.

Câu 16.10 trang 31 Sách bài tập Vật Lí 11: Một hệ gồm ba điện tích điểm dương q giống nhau và một điện tích điểm Q nằm cân bằng. Biết ba điện tích q nằm ở ba đỉnh của một tam giác đều. Xác định dấu, độ lớn của điện tích (theo q) và vị trí của điện tích điểm Q.

Lời giải:

Thử xét trạng thái cân bằng của điện tích dương q đặt tại một trong ba đỉnh của tam giác đều ABC (cạnh a, đỉnh C chẳng hạn). Lực đẩy của các điện tích q đặt tại hai đỉnh còn lại của tam giác lên điện tích đặt tại C có độ lớn là: $F=\frac{q^2}{4\pi {\epsilon }_0{a}^2}$

Hợp lực $\overrightarrow{F_{đ}}$ của hai lực này có phương nằm trên đường phân giác của góc C, chiều hướng ra ngoài tam giác (xem Hình 16.2G), độ lớn: $F_d=F\sqrt{3}=\frac{q^2}{4\pi {\epsilon }_0{a}^2}\sqrt{3}$(1)

Muốn điện tích đặt tại C nằm cân bằng thì phải có một lực hút cân bằng với lực đẩy $\overrightarrow{F_{đ}}$. Điện tích Q do đó phải trái dấu với các điện tích q (Q phải mang điện tích âm) và phải nằm trên đường phân giác của góc C. Tương tự, muốn cho các điện tích q đặt tại các đỉnh A và B nằm cân bằng thì điện tích Q phải nằm trên các đường phân giác của góc A và B. Nghĩa là Q phải nằm tại trọng tâm của tam giác đều ABC và khoảng cách r từ Q đến C sẽ là: $r=\frac{2}{3}a\cdot \frac{\sqrt{3}}{2}$

Độ lớn của lực $\overrightarrow{F_h}$ do Q tác dụng lên các điện tích q là: (2)

Vì F_h = $F_{đ}$ nên từ (1) và (2), dễ dàng tính được độ lớn của Q theo q: Q = -$\frac{q}{\sqrt{3}}$.