Tailieumoi.vn biên soạn và giới thiệu bộ câu hỏi Vật lí gồm các kiến thức lý thuyết và thực hành, giúp học sinh ôn tập và bổ sung kiến thức cũng như hoàn thành tốt các bài kiểm tra môn Vật lí. Mời các bạn đón xem:

Top 1000 câu hỏi thường gặp môn Vật lí có đáp án (Phần 13)

Câu 44: Hai quả cầu kim loại nhỏ giống nhau có khối lượng m = 0,1 g được treo vào cùng một điểm bằng hai sợi dây có chiều dài bằng nhau l = 10 cm. Truyền một điện tích q cho hai quả cầu thì thấy chúng tách ra và đứng cân bằng khi dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 15⁰.

a. Tính độ lớn lực tương tác giữa 2 quả cầu.

b. Tính lực căng dây.

c. Tính điện tích Q. Biết g = 10 m/s².

Lời giải:

Khi 2 quả cầu cân bằng, ta có: $\overrightarrow{T}+\overrightarrow{P}+\overrightarrow{F}=\overrightarrow{0}\iff \overrightarrow{R}+\overrightarrow{T}=\overrightarrow{0}$

a) Ta có: $P=mg=\frac{0,1}{1000}.10={10}^{-3}N$

$tan\alpha =\frac{F_d}{P}$$\Rightarrow F_d=P.tan\alpha =P.tan{15}^0={10}^{-3}.tan{15}^0=2,{68.10}^{-4}N$

b) Ta có: $T=R$

Mặt khác, từ hình ta có: $cos\alpha =\frac{P}{R}=\frac{P}{T}$$\Rightarrow T=\frac{P}{cos\alpha }=\frac{{10}^{-3}}{cos{15}^0}=1,{03.10}^{-3}N$

c) Lại có: $F_d=k\frac{q^2}{r^2}$

Khoảng cách giữa 2 quả cầu: $r=2\mathcal{l}sin\alpha =2.0,1.sin{15}^0=0,0518m$

Ta có:

$F_d=2,{68.10}^{-4}N$$\iff k\frac{q^2}{r^2}=2,{68.10}^{-4}$$\Rightarrow {9.10}^9\frac{q^2}{0,{0518}^2}=2,{68.10}^{-4}$$\Rightarrow q=\pm 8,{94.10}^{-9}C$

Điện tích truyền cho 2 quả cầu: $Q=2q=\pm 1,{788.10}^{-8}C$