Giải Vật lí 11 trang 72 Chân trời sáng tạo

Với giải bài tập Vật lí 11 trang 72 trong Bài 11: Định luật Coulomb về tương tác tĩnh điện sách Chân trời sáng tạo hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Vật lí 11 trang 72.

1 305 03/07/2023

Trang trước

Trang sau

Giải Vật lí 11 trang 72

Câu hỏi 5 trang 72 Vật Lí 11: Hai vật nhỏ tích điện cùng dấu, ban đầu được giữ ở vị trí rất gần nhau. Dựa vào công thức (11.1), em hãy mô tả đặc điểm chuyển động của hai vật ngay thời điểm khi chúng được thả tự do. Giả sử hai vật chỉ chịu tác dụng của lực tương tác tĩnh điện giữa chúng.

Lời giải:

Hai vật nhỏ tích điện cùng dấu, chúng sẽ đẩy nhau. Khi chúng được giữ ở vị trí ban đầu rất gần nhau, sau đó được thả tự do thì chúng sẽ chuyển động về hai hướng ngược nhau, trên cùng một phương (đường nối đi qua tâm của hai vật nhỏ).

Luyện tập trang 72 Vật Lí 11: Theo mô hình nguyên tử của nhà vật lí Ernest Rutherford (O-nít Rơ-dơ-pho) (1871 - 1937), nguyên tử gồm hạt nhân (tập trung hầu hết khối lượng của nguyên tử và có kích thước rất nhỏ so với bán kính nguyên tử) mang điện tích dương và các electron mang điện tích âm chuyển động trên các quỹ đạo tròn xung quanh hạt nhân.

Xét mô hình nguyên tử Rutherford cho nguyên tử hydrogen (Hình 11.6), em hãy cho biết lực giữ cho electron chuyển động tròn quanh hạt nhân là lực gì? Xác định phương, chiều của lực đó.

Lời giải:

- Lực giữ cho electron chuyển động tròn quanh hạt nhân là lực tương tác tĩnh điện giữa proton và electron, lực này là lực hút của proton đặt lên electron và nó đóng vai trò là lực hướng tâm.

- Phương của lực có phương bán kính (đường nối của proton và electron, chiều hướng vào tâm quỹ đạo.

Vận dụng trang 72 Vật Lí 11: Tại 3 điểm A, B, C cố định trong chân không, đặt 3 điện tích điểm có giá trị lần lượt là q₁ = 6.10^-6 C, q₂ = –6.10^-6 C và q₃ = 3.10^-6 C. Biết AB = 3 cm, AC = 4 cm và BC = 5 cm. Tính độ lớn lực tác dụng lên điện tích điểm đặt tại C.

Lời giải:

Dựa vào độ dài các đoạn thẳng ta thấy tam giác ABC là tam giác vuông tại A.

Tại 3 điểm A, B, C cố định trong chân không, đặt 3 điện tích điểm

Độ lớn các lực tương tác tĩnh điện tác dụng lên điện tích điểm đặt tại C là:

Tại 3 điểm A, B, C cố định trong chân không, đặt 3 điện tích điểm

$\cos \hat{A C B} = \frac{A C}{B C} = \frac{4}{5} \Rightarrow \hat{A C B} = \arccos \frac{4}{5}$

Độ lớn lực tổng hợp: $F_{3}^{2} = F_{13}^{2} + F_{23}^{2} + 2 F_{13} . F_{23} . \cos (180^{0} - \hat{A C B})$

Thay số ta được: $F_{3} \approx 62, 9 N$

Bài tập (trang 72)

Bài 1 trang 72 Vật Lí 11: Sau khi cọ xát thanh thuỷ tinh (trung hoà về điện) với mảnh lụa, thanh thuỷ tinh tích điện dương và có giá trị 13 nC. Hãy giải thích quá trình tích điện cho thanh thuỷ tinh và xác định số electron đã bị bứt ra khỏi thanh thuỷ tinh.

Lời giải:

Khi cọ xát, electron từ thanh thuỷ tinh di chuyển sang mảnh lụa, khi đó mảnh lụa thừa electron nên nhiễm điện âm, thanh thuỷ tinh thiếu electron nên nhiễm điện dương.

Số electron bứt ra: $n = \frac{{13.10}^{- 9}}{1, {6.10}^{- 19}} = 8, {125.10}^{10} (e l e c t r o n)$

Bài 2 trang 72 Vật Lí 11: Một phân tử DNA bao gồm hai nhánh xoắn kép được liên kết với nhau có chiều dài 0,459.10^-6 m. Phần đuôi của phân tử có thể bị ion hoá mang điện tích âm q₁ = -1,6.10^-19 C, đầu còn lại mang điện tích dương q₂ = 1,6.10^-19 C. Phân tử xoắn ốc này hoạt động như một lò xo và bị nén 1% sau khi bị tích điện. Xác định “độ cứng k" của phân tử. Biết phân tử DNA trong nhân tế bào và môi trường xung quanh là nước; hằng số điện môi của nước là 81.

Lời giải:

Lực tương tác tĩnh điện của phân tử DNA:

Một phân tử DNA bao gồm hai nhánh xoắn kép được liên kết với nhau

Phân tử bị nén 1% sau khi bị tích điện tương đương như độ biến dạng của lò xo:

$Δ l = 0, {459.10}^{- 6} .1 % = 4, {59.10}^{- 9} m$

Lực tương tác tĩnh điện có độ lớn bằng với lực đàn hồi, nên:

Độ cứng của phân tử là: $k = \frac{F}{Δ l} = \frac{1, {35.10}^{- 17}}{4, {59.10}^{- 9}} = 2, {9.10}^{- 9} N / m$

Bài 3 trang 72 Vật Lí 11: Hai quả cầu A, B có kích thước nhỏ được đặt cách nhau một khoảng 12 cm trong chân không. Biết quả cầu A có điện tích –3,2.10^-7 C và quả cầu B có điện tích 2,4.10^-7 C.

a) Tính lực tương tác giữa hai quả cầu.

b) Cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau, sau đó đặt cách nhau một khoảng như lúc đầu. Biết rằng, sau khi tiếp xúc, hai quả cầu có điện tích bằng nhau. Tính lực tương tác giữa hai quả cầu lúc này.

Lời giải:

a) Lực tương tác giữa hai quả cầu:

Hai quả cầu A, B có kích thước nhỏ được đặt cách nhau một khoảng 12 cm

b) Khi cho hai quả cầu tiếp xúc với nhau, điện tích mỗi quả cầu sau khi được tách nhau ra là: $q_{1}^{'} = q_{2}^{'} = \frac{q_{1} + q_{2}}{2} = - {4.10}^{- 8} C$