Với lời giải SBT Vật lí 11 trang 36 chi tiết trong Chủ đề 3: Điện trường Cánh diều 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 Chủ đề 3: Điện trường

Câu 3.12 trang 36 SBT Vật Lí 11: Ba điện tích được đặt tại ba điểm cố định trong mặt phẳng tạo thành một tam giác vuông ABC (Hình 3.3). Chiều dài hai cạnh góc vuông là AB = 4cm và BC = 5cm. Điện tích tại A là $q_{\text{A}}=\mathrm{5,0}\mu \text{C}$, tại B là $q_{\text{B}}=-\mathrm{5,0}\mu \text{C}$, tại C là $q_C=\mathrm{4,0}\mu \text{C}$. Tìm lực điện tổng hợp tác dụng lên mỗi điện tích.

Lời giải:

Lực tác dụng lên điện tích tại A: ${\overrightarrow{F}}_{\text{A}}={\overrightarrow{F}}_{\text{CA}}+{\overrightarrow{F}}_{\text{BA}}$

Xét tam giác $A{F}_{\text{CA}}{F}_{\text{A}}$ có:

$F_{\text{CA}}=k\frac{\left|q_{\text{A}}.q_{\text{C}}\right|}{A{B}^2+B{C}^2}={9.10}^9\frac{\left|{5.10}^{-6}{\mathrm{.4.10}}^{-6}\right|}{4^2+5^2}={\mathrm{4,4.10}}^{-3}N$

$F_{\text{BA}}=k\frac{\left|q_{\text{A}}.q_{\text{B}}\right|}{A{B}^2}={9.10}^9\frac{\left|{5.10}^{-6}.\left(-{5.10}^{-6}\right)\right|}{4^2}=\mathrm{0,014}N$

$\tan \widehat{BAC}=\frac{BC}{AB}=\frac{5}{4}\Rightarrow \widehat{BAC}=\mathrm{51,3}°$

Áp dụng định li cosin và thay số, ta được:

$F_{\text{A}}=\sqrt{F_{CA}^2+F_{BA}^2+2F_{CA}{F}_{BA}.\cos (180°-\mathrm{51,3}°)}={\mathrm{1,2.10}}^{-2} \text{N}$

góc ${\widehat{F_{A}AF}}_{BA}=17°$

Lực tác dụng lên điện tích đặt tại A có độ lớn $F_A={\mathrm{1,2.10}}^{-2}N$ và có hướng tạo với hướng tây góc 73° lệch về phía nam.

Tính tương tự, ta được tác dụng lên điện tích đặt tại B có độ lớn $F_B={\mathrm{1,6.10}}^{-2}N$ và có hướng tạo với hướng đông góc 63° lệch về phía bắc.

Lực tác dụng lên điện tích đặt tại C có độ lớn $F_C={\mathrm{4,7.10}}^{-3}N$ và có hướng tạo với hướng tây góc 36° lệch về phía nam.

Câu 3.13 trang 36 SBT Vật Lí 11: Ba điện tích nằm trong một mặt phẳng, $q_1=\mathrm{3,0}\mu \text{C; }{q}_2=-\mathrm{5,0}\mu \text{C;\hspace{0.17em}\hspace{0.17em}}{q}_3=\mathrm{6,0}\mu \text{C}$(Hình 3.4). Khoảng cách giữa q₁ và q₂ là 0,20 m, giữa q₁ và q₃ là 0,16 m. Tìm lực điện tổng hợp do q₂ và q₃ tác dụng lên q₁.

Lời giải:

$F_{21}=k\frac{\left|q_2{q}_1\right|}{r_1^2}={9.10}^9\frac{\left|\left(-{5.10}^{-6}\right){\mathrm{.3.10}}^{-6}\right|}{{\mathrm{0,2}}^2}=\mathrm{3,375}N$

$F_{31}=k\frac{\left|q_2{q}_1\right|}{r_1^2}={9.10}^9\frac{\left|{6.10}^{-6}{\mathrm{.3.10}}^{-6}\right|}{{\mathrm{0,16}}^2}=\mathrm{6,33}N$

Lực tổng hợp cần tìm: $F=\sqrt{F_{21}^2+F_{31}^2+2F_{21}{F}_{31}\cos 54°}=\mathrm{8,75}N$

Câu 3.14 trang 36 SBT Vật Lí 11: Hai quả cầu nhỏ được tích điện như nhau, mỗi quả có khối lượng 1,5 g. Một quả được treo bằng một lần sợi chỉ, quả kia được đưa lại gần. Ở trạng thái cân bằng, hai quả cầu cách nhau 2,6 cm và sợi chỉ tạo với phương thẳng đứng góc 20° (Hình 3.5). Tính điện tích của mỗi quả cầu.

Lời giải:

Lực điện: $F_d=k\frac{\left|q^2\right|}{r^2}={9.10}^9\frac{\left|q^2\right|}{{\mathrm{0,026}}^2}$

Trọng lực: $P=mg={\mathrm{1,5.10}}^{-3}\mathrm{.9,8}=\mathrm{0,0147}N$

Để quả cầu cân bằng: $\tan 20°=\frac{F_d}{P}=\frac{{9.10}^9\frac{\left|q^2\right|}{{\mathrm{0,026}}^2}}{\mathrm{0,0147}}\Rightarrow q={2.10}^{-8}\text{}C$

Độ lớn $q={\mathrm{2,0.10}}^{-8}C$

Câu 3.15 trang 36 SBT Vật Lí 11: Hai quả cầu, mỗi quả có khối lượng 2,0 g được gắn vào mỗi đầu một sợi dây mềm, cách điện, dài 1,2 m. Các quả cầu được tích điện tích giống hệt nhau và sau đó, điểm giữa của sợi dây được treo vào một điểm trên giá. Các quả cầu nằm yên ở trạng thái cân bằng, tâm của chúng cách nhau 15 cm. Tìm độ lớn điện tích ở mỗi quả cầu.

Lời giải:

Lực điện: $F_d=k\frac{\left|q^2\right|}{r^2}={9.10}^9\frac{\left|q^2\right|}{{\mathrm{0,15}}^2}$

Trọng lực: $P=mg={2.10}^{-3}\mathrm{.9,8}=\mathrm{0,0196}N$

Để quả cầu cân bằng:

$$\begin{gathered} \tan \widehat{HAC}=\frac{HC}{AH}=\frac{\mathrm{0,075}}{\sqrt{{60}^2-{\mathrm{0,075}}^2}} \\ =\frac{F_d}{P}=\frac{{9.10}^9\frac{\left|q^2\right|}{{\mathrm{0,15}}^2}}{\mathrm{0,0196}} \\ \Rightarrow q={\mathrm{7,8.10}}^{-9}\text{}C \end{gathered}$$

Câu 3.16 trang 36 SBT Vật Lí 11: Khoảng cách trung bình giữa electron và proton trong nguyên tử hydro là 5,3.10^-11 m.

a) Tìm độ lớn của lực điện F_e giữa electron và proton.

b) Lực hấp dẫn giữa electron và proton được xác định bằng biểu thức

$F_{\text{g}}=G\frac{m_{\text{e}}{m}_{\text{p}}}{r^2}$

Trong đó $G={\mathrm{6,67.10}}^{-11}\frac{\text{N}.{\text{m}}^2}{ {\text{kg}}^2};m_{\text{e}}={\mathrm{9,11.10}}^{-31} \text{kg};$$m_{\text{p}}={\mathrm{1,67.10}}^{-27} \text{kg}$

Tìm độ lớn của lực hấp dẫn F_g giữa electron và proton.

c) Tìm tỉ số của lực điện F_e và lực hấp dẫn F_g.

d) Tính gia tốc gây ra bởi lực điện của proton lên electron và gia tốc gây bởi lực hấp dẫn của proton lên electron.

Lời giải:

a) $F_e=k_e\frac{e|-e|}{r^2}$$=\left({\mathrm{9,0.10}}^9 {\text{N.m}}^{\text{2}}{\text{/C}}^{\text{2}}\right)\frac{{\left({\mathrm{1,6.10}}^{-19}\text{C}\right)}^2}{{\left({\mathrm{5,3.10}}^{-11} \text{m}\right)}^2}={\mathrm{8,2.10}}^{-8} \text{N}$

b) $F_{\text{g}}=G\frac{m_e{m}_{\text{p}}}{r^2}$$=\left({\mathrm{6,67.10}}^{-11} {\text{N.m}}^{\text{2}}{\text{/kg}}^{\text{2}}\right)\frac{\left({\mathrm{9,11.10}}^{-31} \text{kg}\right)\left({\mathrm{1,67.10}}^{-27} \text{kg}\right)}{{\left({\mathrm{5,3.10}}^{-11} \text{m}\right)}^2}$$={\mathrm{3,6.10}}^{-47} \text{N}$

c) $\frac{F_e}{F_g}={\mathrm{2,3.10}}^{39}$

d) $a_e=\frac{F_e}{m_e}=\frac{{\mathrm{8,2.10}}^{-8} \text{N}}{{\mathrm{9,11.10}}^{-31} \text{kg}}={\mathrm{9,0.10}}^{22} {\text{m/s}}^{\text{2}}$

$a_g=\frac{F_g}{m_e}=\frac{{\mathrm{3,6.10}}^{-47} \text{N}}{{\mathrm{9,11.10}}^{-31} \text{kg}}=\mathrm{4,0}\cdot {10}^{-17} {\text{m/s}}^{\text{2}}$