Hai quả cầu kim loại nhỏ, giống hệt nhau, chứa các điện tích cùng dấu $q_{1}$ và $q_{2}$ , được treo vào chung một điểm O bằng hai sợi dây chỉ mảnh, không dãn, dài bằng nhau. Hai quả cầu đẩy nhau và góc giữa hai dây treo là 60°. Cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau, rồi thả ra thì chúng đẩy nhau mạnh hơn và góc giữa hai dây treo bây giờ là $90 °$ . Tính tỉ số $\frac{q_{1}}{q_{2}}$ .

Xem lời giải

Câu hỏi trong đề: 2020 câu Trắc nghiệm tổng hợp Vật lí 2023 có đáp án !!

Bắt đầu thi

Quảng cáo

Trả lời:

Giải bởi Vietjack

hai quả cầu nhỏ bằng kim loại giống hệt nhau chứa các điện tích cùng dấu q1 q2 được treo vào trần một điểm (ảnh 1)

Gọi l là chiều dài của dây treo. Khi chưa trao đổi điện tích với nhau thì khoảng cách giữa hai quả cầu là l vì góc hợp bởi phương của 2 sợi dây là 60⁰. Lực đẩy giữa hai quả cầu là: $F_{1} = k \frac{|q_{1} q_{2}|}{l^{2}}$

Ta có: $\tan 30^{o} = \frac{F_{1}}{P} \Rightarrow \frac{1}{\sqrt{3}} = k \frac{q_{1} q_{2}}{P l^{2}}$ (1) với P là trọng lượng quả cầu.

Khi cho hai quả cầu trao đổi điện tích với nhau thì mỗi quả cầu mang điện tích $\frac{q_{1} + q_{2}}{2}$ . Chúng vẫn đẩy nhau và khoảng cách giữa chúng bây giờ là $l \sqrt{2}$ vì góc hợp bởi phương hai sợi dây là 90⁰.

Lực đẩy giữa chúng bây giờ là: $F_{2} = k \frac{{(q_{1} + q_{2})}^{2}}{8 l^{2}}$

Tương tự như trên, ta có: $t a n 45^{0} = \frac{F_{2}}{P} \Rightarrow 1 = k \frac{{(q_{1} + q_{2})}^{2}}{8 P l^{2}}$ (2)

Từ (1) và (2) suy ra: $8 \sqrt{3 q_{1} q_{2}} = {(q_{1} + q_{2})}^{2}$

Chia hai vế cho ${q_{2}}^{2}$ ta có: $8 \sqrt{3 q_{1} q_{2}} = {(\frac{q_{1}}{q_{2}} + 1)}^{2}$

Đặt $\frac{q_{1}}{q_{2}} = x$ ta có phương trình: $x^{2} + (2 - 8 \sqrt{3}) x + 1 = 0 \Leftrightarrow x^{2} - 11, 86 x + 1 = 0$

Các nghiệm của phương trình này là $\{\begin{cases} x_{1} = 11, 77 \\ x_{2} = 0, 085 \end{cases}$ .

Hot: 500+ Đề thi thử tốt nghiệp THPT các môn, ĐGNL các trường ĐH... file word có đáp án (2025). Tải ngay

Sách thầy cô Vietjack biên soạn:

Xem thêm »

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Câu 1

: Có 10 g khi oxi ở nhiệt độ 10^oC, áp suất ${3.10}^{5} N / m^{2}$ . Sau khi hơ nóng đẳng áp, thể tích khí lên 10 lít. Cho biết $i = 5, R = 8, 31 J / m o l . K$ . Tìm:

a) Nhiệt lượng mà khối khí nhận được?

Xem đáp án

Lời giải

a) Đổi 3.10⁵ N/m² = 2,96 atm

$p_{1} V_{1} = \frac{m}{μ} R T_{1} \Rightarrow 2, 96. V_{1} = \frac{{10.10}^{- 2} .8, 31. (10 + 273)}{32} \Rightarrow V_{1} = 2, 5$ (lít)

Quá trình đẳng áp $\frac{V_{1}}{T_{1}} = \frac{V_{2}}{T_{2}} \Rightarrow \frac{2, 5}{10 + 273} = \frac{10}{T_{2}} \Rightarrow T_{2} = 1132 K \Rightarrow t_{2} = 859^{0} C$

Nhiệt lượng khối khí nhận được: $Q = \frac{m}{μ} . C_{p} . Δ t = \frac{10}{32} .3, 5. (859 - 283) = 630 J$

Câu 2

Cho 4 điện tích điểm $q_{1}, q_{2}, q_{3}, q_{4}$ đặt trong không khí lần lượt tại các đỉnh ABCD của một hình vuông. Nếu hợp lực của các lực điện do các điện tích $q_{1}, q_{2}, q_{3}$ tác dụng lên q₄ có phương AD thì biểu thức liên hệ giữa q₂ và q₃ là

Xem đáp án

Lời giải

bốn điện tích điểm q1, q2, q3, q4 đặt trong không khí lần lượt tại các đỉnh của một hình vuông abcd, biết hợp lực điện tác dụng vào q4 ở d có phương ad thì giữa điện tích q2 và q3 liên hệ với nhau (ảnh 1)

$\vec{F_{D}} = \vec{F_{1}} + \vec{F_{2}} + \vec{F_{3}} = \vec{F_{1}} + \vec{F_{23}}$

Do $\vec{F_{1}}$ cùng phương với $\vec{F_{D}}$ (phương AD)

$\Rightarrow \vec{F_{23}}$ cùng phương với $\vec{F_{1}}$ (giá AD)

$\Rightarrow q_{2}, q_{3}$ trái dấu (1)

Từ hình ta có: $\frac{F_{3}}{F_{2}} = \frac{k \frac{| q_{3} q_{4} |}{C D^{2}}}{k \frac{| q_{2} q_{4} |}{B D^{2}}} = \frac{\frac{| q_{3} |}{a^{2}}}{\frac{| q_{2} |}{{(a \sqrt{2})}^{2}}} = 2 |\frac{q_{3}}{q_{2}}|$ . Lại có $\frac{F_{3}}{F_{2}} = \cos 45^{0}$

$\Rightarrow |\frac{q_{2}}{q_{3}}| = \frac{2}{c o s 45^{0}} = 2 \sqrt{2}$

Kết hợp với (1) suy ra: $q_{3} = - 2 \sqrt{2} q_{2}$

Câu 3

Nối hai bản của một tụ điện có điện dung $50 μ F$ vào một nguồn điện hiệu thế 20V. Tụ điện có điện tích là

2, {5.10}^{- 3} C

2, {5.10}^{- 6} C

10^{- 6} C

10^{- 3} C

Lời giải