Một giọt dầu hình cầu, có bán kính R nằm lơ lửng trong

Giải SBT Lí 11 Bài 3. Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện.

Bài 3.9 trang 9 Sách bài tập Vật lí 11: Một giọt dầu hình cầu, có bán kính R, nằm lơ lửng trong không khí trong đó có một điện trường đều. Vectơ cường độ điện trường hướng thẳng đứng từ trên xuống dưới và có độ lớn là E. Khối lượng riêng của dầu là p_d, của không khí là p_kk. Gia tốc trọng trường là g.

Tìm công thức tính điện tích của quả cầu. 

Lời giải

Quả cầu chịu tác dụng của các lực: trọng lực $\overrightarrow{P}$, lực điện $\overrightarrow{F_d}$, lực đẩy acsimet $\overrightarrow{F_A}$

Thể tích của quả cầu: $V=\frac{4}{3}\pi R^3$

Trọng lượng của quả cầu:

$P=10{\rho }_{d}V=10{\rho }_d\frac{4}{3}\pi R^3$

Lực đẩy acsimet do không khí tác dụng lên quả cầu:

$F_A=10{\rho }_{kk}.V=10{\rho }_{kk}.\frac{4}{3}\pi R^3$

Lực điện tác dụng lên quả cầu: $F_d=\left|q\right|E$ 

Vì quả cầu nằm lơ lửng trong không khí nên:

$\overrightarrow{P}+\overrightarrow{F_A}+\overrightarrow{F_d}=0$

Chọn chiều dương thẳng đứng, từ trên xuống dưới:

Nếu p_d > p_kk  thì P > F_A

Vậy $\overrightarrow{F_d}$ cùng phương cùng chiều $\overrightarrow{F_A}$ (phương thẳng đứng, chiều từ dưới lên trên)

Ta có:

$P–F_A–F_d =0\iff F_{d }=P–F_A$

$\iff \left|q\right|E=10\left({\rho }_d-{\rho }_{kk}\right).\frac{4}{3}\pi R^3$

$\iff \left|q\right|=\frac{10\left({\rho }_d-{\rho }_{kk}\right).\frac{4}{3}\pi R^3}{E}$

Ta thấy $\overrightarrow{F_d}$ và $\overrightarrow{E}$ ngược chiều nên quả cầu tích điện âm.

Vậy $q=\frac{10\left({\rho }_{kk}-{\rho }_d\right).\frac{4}{3}\pi R^3}{E}$

Xem thêm lời giải sách bài tập Vật lí lớp 11 hay, chi tiết khác:

Bài 3.1 trang 7 SBT Lí 11: Tại điểm nào dưới đây sẽ không có điện trường...

Bài 3.2 trang 7 SBT Lí 11: Đồ thị nào trong Hình 3.1 phản ánh sự phụ thuộc của cường độ...

Bài 3.3 trang 7 SBT Lí 11: Điện trường trong khí quyển gần mặt đất có cường độ 200 V/m...

Bài 3.4 trang 8 SBT Lí 11: Những đường sức điện nào vẽ ở Hình 3.2 là đường sức của điện trường...

Bài 3.5 trang 8 SBT Lí 11: Hình ảnh đường sức điện nào vẽ ở Hình 3.2 ứng với các đường sức của...

Bài 3.6 trang 8 SBT Lí 11: Trên Hình 3.3 có vẽ một số đường sức của hệ thống hai điện tích điểm A...

Bài 3.7 trang 9 SBT Lí 11: Ba điện tích điểm q₁ = +2.10^-8 C nằm tại điểm A; q₂ = +4.10^-8 C nằm tại...

Bài 3.8 trang 9 SBT Lí 11: Một quả cầu nhỏ tích điện, có khối lượng m = 0,1g, được treo ở đầu một...

Bài 3.10 trang 9 SBT Lí 11: Một êlectron chuyển động với vận tốc ban đầu 1.10⁶ m/s dọc...

Lý thuyết Điện trường và cường độ điện trường. Đường sức điện

Trắc nghiệm Điện trường và cường độ dòng điện trường. Đường sức điện có đáp án