Cách giải bài tập Lực điện tổng hợp tác dụng lên một điện tích (hay, chi tiết)
Bài viết Cách giải bài tập Lực điện tổng hợp tác dụng lên một điện tích với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Lực điện tổng hợp tác dụng lên một điện tích.
Cách giải bài tập Lực điện tổng hợp tác dụng lên một điện tích (hay, chi tiết)
A. Phương pháp & Ví dụ
- Khi một điện tích điểm q chịu tác dụng của nhiều lực tác dụng , , ... do các điện tích điểm q1, q2, ... gây ra thì hợp lực tác dụng lên q là: = + + + ... +
- Các bước tìm hợp lực do các điện tích q1; q2; ... tác dụng lên điện tích qo:
Bước 1: Xác định vị trí điểm đặt các điện tích (vẽ hình).
Bước 2: Tính độ lớn các lực F1, F2 lần lượt do q1 và q2 tác dụng lên qo.
Bước 3: Vẽ hình các vectơ lực ,
Bước 4: Từ hình vẽ xác định phương, chiều, độ lớn của hợp lực .
- Các trường hợp đặc biệt:
và cùng chiều thì: F = F1 + F2 (α = 0, cosα = 1).
và ngược chiều thì: F = |F1 – F2| (α = π, cosα = –1).
và vuông góc thì: (α = 90°, cosα = 0).
và cùng độ lớn (F1 = F2) thì:
Tổng quát: F2 = F12 + F22 + 2F1F2cosα(α là góc hợp bởi và ).
Ví dụ 1: Hai điện tích q1 = 8.10-8 C, q2 = - 8.10-8 C đặt tại A, B trong không khí (AB = 6 cm). Xác định lực tác dụng lên q3 = 8.10-8 C, nếu:
a) CA = 4cm, CB = 2cm
b) CA = 4cm, CB = 10cm
c) CA = CB = 5cm
Hướng dẫn:
Điện tích q3 sẽ chịu hai lực tác dụng của q1 và q2 là và .
Lực tổng hợp tác dụng lên q3 là: = +
a) Trường hợp 1: CA = 4cm, CB = 2cm
Vì AC + CB = AB nên C nằm trong đoạn AB.
q1, q3 cùng dấu nên là lực đẩy
q2, q3 trái dấu nên là lực hút.
Trên hình vẽ, ta thấy và cùng chiều.
Vậy: cùng chiều , (hướng từ C đến B).
Độ lớn:
b) Trường hợp 2: CA = 4cm, CB = 10cm
Vì CB – CA = AB nên C nằm trên đường AB, ngoài khoảng AB, về phía A.
Ta có:
Theo hình vẽ, ta thấy và ngược chiều, > .
Vậy:
+ cùng chiều (hướng xảy ra A, B)
+ Độ lớn F = F1 – F2 = 30,24.10-3N
c) Trường hợp 3: Vì C cách đều A, B nên C nằm trên đường trung trực của đoạn AB.
Ta có:
Vì F1 = F2 nên nằm trên phân giác góc (; ).
⇒ ⊥ CH(phân giác của hai góc kề bù) ⇒ // AB
Nên:
Vậy: có phương song song với AB, chiều hướng từ A đến B, độ lớn F = 27,65.10-3N.
Ví dụ 2: Ba điện tích điểm q1 = -10-7 C, q2 = 5.10-8 C, q3 = 4.10-8 C lần lượt tại A, B, C trong không khí. Biết AB = 5 cm, BC = 1 cm, AC = 4 cm. Tính lực tác dụng lên mỗi điện tích.
Hướng dẫn:
Trong một tam giác tổng hai cạnh bất kì luôn lớn hơn cạnh còn lại nên dễ thấy A, B, C phải thẳng hàng.
Lực tác dụng lên điện tích q1
+ Gọi lần lượt là lực do điện tích q2 và q3 tác dụng lên q1
+ Ta có:
+ Lực , được biểu diễn như hình
+ Gọi là lực tổng hợp do q2 và q3 tác dụng lên q1. Ta có: = +
+ Vì , cùng phương cùng chiều nên ta có: F = F2 + F3 = 0,0405 N
Lực tác dụng lên điện tích q2
+ Gọi , lần lượt là lực do điện tích q1 và q3 tác dụng lên q2
+ Ta có:
+ Lực , được biểu diễn như hình
+ Gọi là lực tổng hợp do q2 và q3 tác dụng lên q1. Ta có: = +
+ Vì , cùng phương, ngược chiều nên ta có: F = F3 – F1 = 0,162 N
Lực tác dụng lên điện tích q3
+ Gọi , lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q3
+ Ta có:
+ Lực , được biểu diễn như hình
+ Gọi là lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3. Ta có: = +
+ Vì , cùng phương cùng chiều nên ta có: F = F1 + F2 = 0,2025 N
Ví dụ 3: Ba điện tích điểm q1 = 4.10-8C, q2 = –4.10-8C, q3 = 5.10-8C đặt trong không khí tại ba đỉnh ABC của một tam giác đều, cạnh a = 2cm. Xác định vectơ lực tác dụng lên q3.
Hướng dẫn:
Vậy: Vectơ lực tác dụng lên q3 có:
+ điểm đặt: tại C.
+ phương: song song với AB.
+ chiều: từ A đến B.
+ độ lớn: F3 = 45.10-3N.
Ví dụ 4: Người ta đặt 3 điện tích q1 = 8.10-9 C, q2 = q3 = -8.10-9 C tại 3 đỉnh của tam giác đều ABC cạnh a = 6 cm trong không khí. Xác định lực tác dụng lên q0 = 6.10-9 C đặt tại tâm O của tam giác.
Hướng dẫn:
Gọi , , lần lượt là lực do điện tích q1, q2 và q3 tác dụng lên q0
+ Khoảng cách từ các điện tích đến tâm O:
+ Lực tác dụng , , được biểu diễn như hình
+ Gọi là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0:
Suy ra:
+ Vì tam giác ABC đều nên F→23 ↑ ↑ , nên: F = F1 + F23 = 7,2.10-4 N
+ Vậy lực tổng hợp có phương AO có chiều từ A đến O, độ lớn 7,2.10-4
Ví dụ 5: Hai điện tích điểm q1 = 3.10-8 C, q2 = 2.10-8 C đặt tại hai điểm A và B trong chân không, AB = 5 cm. Điện tích q0 = -2.10-8 C đặt tại M, MA = 4 cm, MB = 3 cm. Xác định lực điện tổng hợp tác dụng lên q0.
Hướng dẫn:
+ Nhận thấy AB2 = AM2 + MB2 → tam giác AMB vuông tại M
+ Gọi , lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q0
+ Ta có:
+ Vậy lực tổng hợp tác dụng lên q0 có điểm đặt tại C, phương tạo với một góc φ ≈ 40° và độ lớn F = 5,234.10-3 N.
B. Bài tập
Bài 1: Đặt hai điện tích điểm q1 = -q2 = 8.10-8 C tại A,B trong không khí cách nhau 6 cm. Xác định lực điện tác dụng lên q3 = 8.10-8 C đặt tại C trong hai trường hợp:
a) CA = 4 cm, CB = 2 cm
b) CA = 4 cm, CB = 10 cm.
Lời giải:
a. Trường hợp C trong AB.
Gọi , lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q3
+ Ta có:
+ Lực tác dụng , được biểu diễn như hình
+ Gọi là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q3, ta có: = +
+ Vì ↑↑ nên: F = F1 + F2 = 0,18 N.
b. Trường hợp C ngoài AB về phía A
Gọi , lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q3
+ Ta có:
+ Lực tác dụng , được biểu diễn như hình
+ Gọi là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q3, ta có: = +
+ Vì ↓↑ và F1 > F2 nên: F = F1 – F2 = 0,03 N.
Bài 2: Trong chân không, cho hai điện tích q1 = -q2 = 10-7 C đặt tại hai điểm A và B cách nhau 8 cm. Xác định lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0 = 10-7 C trong các trường hợp sau:
a) Điện tích q0 đặt tại H là trung điểm của AB.
b) Điện tích q0 đặt tại M cách A đoạn 4 cm, cách B đoạn 12 cm.
Lời giải:
a) Gọi , lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q0
+ Ta có:
+ Lực tác dụng , được biểu diễn như hình
+ Gọi là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0, ta có: = +
+ Vì ↑↑ nên: F = F1 + F2 = 0,1125 N
b) Gọi , lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q0
+ Ta có:
+ Lực tác dụng , được biểu diễn như hình
+ Gọi là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0, ta có: = +
+ Vì ↓↑ nên: F = F1 - F2 = 0,05 N
Bài 3: Cho năm điện tích Q được đặt trên cùng một đường thẳng sao cho hai điện tích liền nhau cách nhau một đoạn a. Xác định lực tác dụng vào mỗi điện tích. Vẽ hình ký hiệu các điện tích bằng các chỉ số 1,2,3,4,5.
Lời giải:
+ Lực tác dụng vào điện tích q1 là :
+ Lực tác dụng vào điện tích 2 là :
+ Lực tác dụng vào điện tích 3 là : F3 = 0
+ Lực tác dụng vào điện tích 4 là :
+ Lực tác dụng vào điện tích 5 là :
Bài 4: Đặt hai điện tích điểm q1 = -q2 = 2.10-8 C tại A, B trong không khí cách nhau 12 cm. Xác định lực điện tác dụng lên q3 = 4.10-8 C tại C mà CA = CB = 10 cm.
Lời giải:
Các lực điện được biểu diễn như hình bên :
= +
F1 = F2 ⇒ // AB→
Hay F2 = 2F1.cosα = 2F1cosA = 0,432.10-3 N.
Bài 5: Tại hai điểm A và B cách nhau 20 cm trong không khí, đặt hai điện tích q1 = -3.10-6C, q2 = 8.10-6C. Xác định lực điện trường tác dụng lên điện tích q3 = 2.10-6C đặt tại C. Biết AC = 12 cm, BC = 16 cm.
Lời giải:
Các điện tích q1 và q2 tác dụng lên điện tích q3 các lực và có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn:
Lực tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q3 là: = +
có phương chiều như hình vẽ,
có độ lớn:
Bài 6: Ba điện tích q1 = q2 = q3 = 1,6.10-19 C đặt trong không khí, tại 3 đỉnh của tam giác đều ABC cạnh a = 16 cm. Xác định véctơ lực tác dụng lên q3.
Lời giải:
Gọi , lần lượt là lực do điện tích q1 và q2 tác dụng lên q3
+ Ta có:
+ Lực tác dụng , được biểu diễn như hình
+ Vì tam giác ANB đều nên α = 60°
+ Gọi là lực tổng hợp tác dụng lên điện tích q0
+ Ta có: = +
+ Thay số được F = 9√3.10-27
+ Vậy lực tổng hợp tác dụng lên q3 có điểm đặt tại C, phương vuông góc với AB, chiều như hình và độ lớn F = 9√3.10-27.
Bài 7: Tại ba đỉnh tam giác đều cạnh a = 6cm trong không khí có đặt ba điện tích q1 = 6.10-9C, q2 = q3 = – 8.10-9C. Xác định lực tác dụng lên q0 = 8.10-9C tại tâm tam giác.
Lời giải:
⇒ F0 = 3,6.10-4 + 4,8.10-4 = 8,4.10-4N
Vậy: Vectơ lực tác dụng lên q0 có:
+ điểm đặt: tại O.
+ phương: vuông góc với BC.
+ chiều: từ A đến BC.
+ độ lớn: F0 = 8,4.10-4N.
C. Bài tập bổ sung
Câu 1. Tại hai điểm cách nhau A, B trong không khí, đặt hai điện tích . Xác định độ lớn lực điện trường do hai điện tích này tác dụng lên điện tích đặt tại C. Biết AC = BC = 15cm.
A. 0,136N.
B. 0,156N.
C. 1,32N.
D. 1,44N.
Câu 2. Hai điện tích điểm q1 và q2, đặt cách nhau một khoảng r = 20cm trong chân không, tương tác lên nhau một lực hút F = 3,6.10- 4 N. Cho biết điện tích tổng cộng của hai điện tích là Q = 6.10-8 C. Điện tích q1 và q2 có giá trị lần lượt là
A. q1 = -1.10- 8 C và q2 = - 6.10- 8 C.
B. q1 = - 4.10- 8C và q2 = - 2.10- 8 C.
C. q1 = - 2.10- 8 C và q2 = 8.10- 8 C.
D. q1 = 2.10- 8C và q2 = 8.10- 8 C.
Câu 3. Tại ba đỉnh A, B, C của một tam giác đều có cạnh 15cm đặt ba điện tích , , . Tìm véctơ lực tác dụng lên qA:
A. F = 6,4N, phương song song với BC, chiều cùng chiều
B. F = 8,4 N, hướng vuông góc với
C. F = 5,9 N, phương song song với BC, chiều ngược chiều
D. F = 6,4 N, hướng theo
Câu 4. Tai hai điểm A, B cách nhau 10 cm trong không khí, đặt hai điện tích . Đặt tại C một điện tích . Biết AC = BC = 15cm. Lực điện trường do hai điện tích này tác dụng lên điện tích q3 có độ lớn là
A. 0,136N.
B. 0,156N.
C. 0,072N.
D. 0,144N.
Câu 5. Tại hai điểm A, B cách nhau 20 cm trong không khí, đặt hai điện tích điểm . Đặt tại C một điện tích . Biết AC = 12cm, BC =16cm Lực điện trường do hai điện tích này tác dụng lên điện tích có độ lớn là
A. 6,76N.
B. 15,6N.
C. 7,2N.
D. 14.4N.
Câu 6. Hai điện tích điểm và đặt trong không khí tại hai điểm A và B cách nhau 8cm. Đặt điện tích điểm tại điểm M trên đường trung trực của đoạn thẳng AB và cách AB một khoảng 3cm. Lấy . Lực điện tổng hợp do q1 và q2 tác dụng lên q có độ lớn là
A. 1,23.10-3 N.
B. 1,14.10-3 N.
C. 1,44.10-3 N.
D. 1,04.10-3 N.
Câu 7. Một hệ gồm ba điện tích dương q giống nhau và một điện tích Q nằm cân bằng. Ba điện tích q nằm tại ba đỉnh của một tam giác đều ∆ABC và điện tích Q đặt tại
A. tâm của tam giác đều với .
B. tâm của tam giác đều với .
C. điểm D sao cho ABCD là tứ diện đều với .
D. điểm D sao cho ABCD là tứ diện đều với .
Câu 8. Trong mặt phẳng toạ độ xOy có ba điện tích điểm (xem hình vẽ). Điện tích q1 = +4pC được giữ tại gốc toạ độ O. Điện tích đặt cố định tại M trên trục Ox với OM = 5 cm. Điện tích đặt cố định tại N trên trục Oy, ON = 10 cm. Bỏ lực giữ để điện tích q1 chuyển động. Cho biết hạt mang điện tích q1 có khối lượng 5g. Sau khi được giải phóng thì điện tích q1 có gia tốc gần giá trị nào nhất sau đây?
A. 9600 m / s2.
B. 8600 m / s2.
C. 7600 m / s2.
D. 9800 m / s2.
Câu 9. Trong không khí có ba điện tích điểm dương q1, q2 và q3 (q1 = q2) đặt tại ba điểm A,B và C sao cho tam giác ABC có góc C bằng 75°C. Lực tác dụng của q1, q2 lên q3 là và . Hợp lực tác dụng lên q3 là . Biết góc hợp bởi và là 45°. Độ lớn của gần giá trị nào nhất sau đây?
A. 12,1.10-5N.
B. 9,9.10-5N.
C. 13,5.10-5N.
D. 10,5.10-5N.
Câu 10. Hai điện tích q1 = q2 = q cùng dấu đặt tại hai điểm A và B cách nhau một đoạn 2a trong môi trường có hằng số điện môi là ε. Điện tích điểm q3 = 2q được đặt tại điểm M trên đường trung trực của AB cách AB một đoạn bằng x. Độ lớn lực điện trường tác dụng lên điện tích q3 là
A. .
B. .
C. .
D. .
Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 11 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:
- Lý thuyết Lực tương tác tĩnh điện
- Dạng 1: Lực tương tác giữa hai điện tích điểm
- Trắc nghiệm Lực tương tác giữa hai điện tích điểm
- Dạng 2: Lực điện tổng hợp tác dụng lên một điện tích
- Trắc nghiệm Lực điện tổng hợp tác dụng lên một điện tích
- Dạng 3: Sự cân bằng của một điện tích
- Trắc nghiệm Sự cân bằng của một điện tích
Tủ sách VIETJACK shopee lớp 10-11 cho học sinh và giáo viên (cả 3 bộ sách):
Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.
Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.
- Giải Tiếng Anh 11 Global Success
- Giải sgk Tiếng Anh 11 Smart World
- Giải sgk Tiếng Anh 11 Friends Global
- Lớp 11 - Kết nối tri thức
- Soạn văn 11 (hay nhất) - KNTT
- Soạn văn 11 (ngắn nhất) - KNTT
- Giải sgk Toán 11 - KNTT
- Giải sgk Vật Lí 11 - KNTT
- Giải sgk Hóa học 11 - KNTT
- Giải sgk Sinh học 11 - KNTT
- Giải sgk Lịch Sử 11 - KNTT
- Giải sgk Địa Lí 11 - KNTT
- Giải sgk Giáo dục KTPL 11 - KNTT
- Giải sgk Tin học 11 - KNTT
- Giải sgk Công nghệ 11 - KNTT
- Giải sgk Hoạt động trải nghiệm 11 - KNTT
- Giải sgk Giáo dục quốc phòng 11 - KNTT
- Giải sgk Âm nhạc 11 - KNTT
- Lớp 11 - Chân trời sáng tạo
- Soạn văn 11 (hay nhất) - CTST
- Soạn văn 11 (ngắn nhất) - CTST
- Giải sgk Toán 11 - CTST
- Giải sgk Vật Lí 11 - CTST
- Giải sgk Hóa học 11 - CTST
- Giải sgk Sinh học 11 - CTST
- Giải sgk Lịch Sử 11 - CTST
- Giải sgk Địa Lí 11 - CTST
- Giải sgk Giáo dục KTPL 11 - CTST
- Giải sgk Hoạt động trải nghiệm 11 - CTST
- Giải sgk Âm nhạc 11 - CTST
- Lớp 11 - Cánh diều
- Soạn văn 11 Cánh diều (hay nhất)
- Soạn văn 11 Cánh diều (ngắn nhất)
- Giải sgk Toán 11 - Cánh diều
- Giải sgk Vật Lí 11 - Cánh diều
- Giải sgk Hóa học 11 - Cánh diều
- Giải sgk Sinh học 11 - Cánh diều
- Giải sgk Lịch Sử 11 - Cánh diều
- Giải sgk Địa Lí 11 - Cánh diều
- Giải sgk Giáo dục KTPL 11 - Cánh diều
- Giải sgk Tin học 11 - Cánh diều
- Giải sgk Công nghệ 11 - Cánh diều
- Giải sgk Hoạt động trải nghiệm 11 - Cánh diều
- Giải sgk Giáo dục quốc phòng 11 - Cánh diều
- Giải sgk Âm nhạc 11 - Cánh diều