Maswali ya Mfano wa Nguvu ya Coulomb

Mifano 9 ya Maswali ya Coulomb Force

1. Mizigo mitatu imepangwa kama ilivyo kwenye picha hapa chini. Nguvu ya Coulomb inayopatikana kwa chaji B ni …. (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C)

A. 09 x 10¹ Chaji ya N hadi C

B. 09 x 10¹ N hadi mizigo A

C. 18 x 10¹ Chaji ya N hadi C

D. 18 x 10¹ N ya kuchaji A

E. 36 x 10¹ Chaji ya N hadi C

Majadiliano

Inajulikana :

q_A = 10 µC = 10 x 10^-6 C = 10^-5 Coulomb

q_B = 10 µC = 10 x 10^-6 = 10^-5 Coulomb

q_C = 20 µC = 20 x 10^-6 = 2x10^-5 Coulomb

r_AB = mita 0,1 = 10^-1 mita

r_BC = mita 0,1 = 10^-1 mita

k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2

Aliuliza : Nguvu ya Coulomb inayopatikana kwa chaji B

Jawab :

Kuna mbili Nguvu ya Coulomb au nguvu ya umeme inayofanya kazi kwenye chaji B, yaani nguvu ya Coulomb kati ya chaji A na B (F_AB) pamoja na nguvu ya Coulomb kati ya mashtaka B na C (F_BCKikosi cha Coulomb kinachopatikana na chaji B ni matokeo ya F_AB na F_BC.

Nguvu ya Coulomb kati ya mashtaka A na B:

Chaji A ina ishara chanya na chaji B ina ishara chanya kwa hivyo F_AB kuelekea malipo C.

Nguvu ya Coulomb kati ya mashtaka B na C:

Chaji B ni chanya na chaji C ni chanya ili F_BC kuelekea malipo A.

Nguvu ya Coulomb inayopatikana na chaji B:

F_B =F_BC - F_AB = 180-90 = 90 N

Ukubwa wa kikosi cha Coulomb kinachopatikana na chaji B (F)_B) ni Newton 90. Mwelekeo wa F_B sawa na mwelekeo F_BC yaani kuelekea malipo A.

Jibu sahihi ni B.

2. BUkubwa na mwelekeo wa kikosi cha Coulomb kinachoendesha B ni... (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 μC = 10^-6 C)

A. 2,5 k Q² r^-2 upande wa kushoto

B. 2,5 k Q² r^-2 kulia

C. 2 k Q² r^-2 upande wa kushoto

D. 2 k Q² r^-2 kulia

E. 1 k Q² r^-2 upande wa kushoto

Majadiliano

Inajulikana :

Chaji A (q)_A) = +Q

Chaji B (q)_B) = -2Q

Chaji C (q)_C) = -Q

Umbali kati ya chaji A na B (r)_AB) = r

Umbali kati ya chaji B na C (r)_BC) = 2r

k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2

Aliuliza : ukubwa na mwelekeo wa kikosi cha Coulomb kilichokuwa kinaendesha B

Jawab :

Nguvu ya Coulomb kati ya chaji A na chaji B:

Chaji A ni chanya na chaji B ni hasi kwa hivyo mwelekeo ni F_AB kuelekea malipo A

Nguvu ya Coulomb kati ya chaji B na chaji C:

Chaji B ni hasi na chaji C ni hasi kwa hivyo mwelekeo wa F ni_BC kuelekea malipo A

Kikosi kinachotokana na mshtakiwa B:

F = F_AB +F_BC = 2 k Q²/r² + 0,5 k Q²/r² = 2,5 k Q²/r² = 2,5 k Q² r^-2

Mwelekeo wa kikosi cha Coulomb unaelekea chaji A au kushoto.

Jibu sahihi ni A.

3. Chaji mbili za umeme zimewekwa kando kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro. Chaji katika A ni 8 µC na nguvu ya kuvutia inayofanya kazi kwenye chaji zote mbili ni 45 N. Ikiwa chaji A imehamishwa kulia kwa 1 cm na k = 9.10⁹ Nm².C^-2, basi nguvu ya kuvutia inayofanya kazi katika mashtaka hayo mawili ni...

A. 45 N

B. 60 N

C. 80 N

D. 90 N

E. 120 N

Majadiliano

Inajulikana :

Chaji ya umeme katika A (q)_A) = 8 µC = 8 x 10^-6 Coulomb

Nguvu ya umeme kati ya chaji mbili (F) = 45 Newton

Umbali kati ya chaji mbili (r)_AB) = 4 cm = mita 0,04 = 4 x 10^-2 mita

Kigezo cha kudumu (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2

Aliuliza : Nguvu ya umeme kati ya chaji mbili ikiwa chaji A imehamishwa kulia kwa sentimita 1 au mita 0,01

Jawab :

Kwanza hesabu chaji ya umeme katika B, kisha hesabu nguvu ya umeme kati ya chaji mbili za umeme, ikiwa chaji ya umeme katika A imehamishwa kulia kwa sentimita 1.

Chaji ya umeme katika B :

Fomula Sheria ya Coulomb :

F = k (q_A(q)(q)_B)/r²

Fr² = k (q_A(q)(q)_B)

q_B = Fr² / k (q_A)

Chaji ya umeme katika B :

q_B = (45)(4 x 10^-2)² / (9 x 10⁹)(8 x 10^-6)

q_B = (45)(16 x 10^-4) / 72 x 10³

q_B = (720 x 10^-4) / (72 x 10³)

q_B = 10x10^-7 Coulomb

Nguvu ya umeme kati ya chaji za umeme A na B :

Ikiwa chaji katika A itahamishwa kulia kwa sentimita 1, umbali kati ya chaji hizo mbili unakuwa sentimita 3 = mita 0,03 = mita 3 x 10^-2 mita

F = k (q_A(q)(q)_B)/r²

F = (9 x 10⁹)(8 x 10^-6)(10 x 10^-7) / (3 x 10^-2)²

F = (9 x 10⁹)(80 x 10^-13) / (9 x 10^-4)

F = (1 x 10⁹)(80 x 10^-13) / (1 x 10^-4)

F = (80 x 10^-4) / (1 x 10^-4)

F = 80 Newton

Jibu sahihi ni C.

4. Chaji mbili za umeme P na Q ambazo ziko umbali wa sentimita 10 hupata nguvu ya kuvutia ya N 8. Ikiwa chaji Q itahamishwa sentimita 5 kuelekea chaji P (1 µC = 10^-6 C na k = 9 x 10⁹ Nm².C^-2), basi nguvu ya umeme inayotokea ni...

A. 8 N

B. 16 N

C. 32 N

D. 40 N

E. 56 N

Majadiliano

Inajulikana :

Umbali kati ya chaji P na Q (r)_PQ) = sm 10 = 0,1 m = 1 x 10^-1 m

Nguvu ya umeme kati ya chaji P na Q (F) = 8 N

Chaji ya umeme Q (q)_Q) = 40 µC = 40 x 10^-6 C

Kigezo cha kudumu (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2

Aliuliza : Nguvu ya umeme kati ya chaji P na Q ikiwa chaji Q imehamishwa sentimita 5 kuelekea chaji P

Jawab :

Kwanza hesabu chaji ya umeme P, baada ya hapo hesabu nguvu ya umeme kati ya chaji mbili za umeme, ikiwa chaji ya umeme Q imehamishwa sentimita 5 kuelekea chaji P.

Chaji ya umeme P :

q_P = Fr² / k (q_Q)

q_P = (8)(1 x 10^-1)² / (9 x 10⁹)(40 x 10^-6)

q_P = (8)(1 x 10^-2) / 360 x 10³

q_P = (8 x 10^-2) / (36 x 10⁴)

q_P = (1 x 10^-2) / (4,5 x 10⁴)

q_P = (1/4,5) x 10^-6 Coulomb

Nguvu ya umeme kati ya chaji za umeme P na Q :

Ikiwa chaji katika Q itahamishwa kushoto kwa sentimita 5, umbali kati ya chaji hizo mbili unakuwa sentimita 5 = mita 0,05 = 5 x 10^-2 mita

F = k (q_P(q)(q)_Q)/r²

F = (9 x 10⁹)((1/4,5) x 10^-6)(40 x 10^-6) / (5 x 10^-2)²

F = (2 x 10³)(40 x 10^-6) / (25 x 10^-4)

F = (80 x 10^-3) / (25 x 10^-4)

F = 3,2 x 10¹

F = 32 Newton

Jibu sahihi ni C.

5. Tazama picha ifuatayo ya chaji ya umeme. Nguvu ya umeme inayopatikana na chaji q_B ni 8 N (1 µC = 10^-6 C) na (k = 9.10⁹ Nm².C^-2Ikiwa malipo ni q_B ikibadilishwa hadi sentimita 4 kutoka A, kisha nguvu ya umeme inayopatikana ni q_B sasa ni…

A. 2 N

B. 4 N

C. 6 N

D. 8 N

E. 10 N

Majadiliano

Inajulikana :

Umbali kati ya chaji A na B (r)_AB) = sm 2 = 0,02 m = 2 x 10^-2 m

Nguvu ya umeme kati ya chaji A na B (F) = 8 N

Chaji ya umeme A (q)_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 C

Kigezo cha kudumu (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2

Aliuliza : Nguvu ya umeme kati ya chaji A na B ikiwa umbali kati ya chaji mbili ni 4 cm

Jawab :

Kwanza hesabu chaji ya umeme B, kisha hesabu nguvu ya umeme kati ya chaji mbili za umeme ikiwa umbali kati ya chaji mbili za umeme ni 4 cm = mita 0,04 = 4 x 10^-2 mita.

Chaji ya umeme B :

q_B = Fr² / k (q_A)

q_B = (8)(2 x 10^-2)² / (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)

q_B = (8)(4 x 10^-4) / (18 x 10³)

q_B = (32 x 10^-4) / (18 x 10³)

q_B = (32/18) x 10^-7

q_B = (16/9) x 10^-7 Coulomb

Nguvu ya umeme kati ya chaji A na B :

F = k (q_A(q)(q)_B)/r²

F = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)((16/9) x 10^-7) / (4 x 10^-2)²

F = (18 x 10³)((16/9) x 10^-7) / (16 x 10^-4)

F = (2 x 10³)(16 x 10^-7) / (16 x 10^-4)

F = (2 x 10³)(1 x 10^-7) / (1 x 10^-4)

F = (2 x 10^-4) / (1 x 10^-4)

F = 2 Newton

Jibu sahihi ni A.

6. Chaji tatu za umeme zimewekwa kwenye sehemu za kona za pembetatu ABC, urefu wa pembeni AB = BC = 20 cm na ukubwa wa chaji ni sawa (q = 2µC) kama ilivyo kwenye picha upande (k = 9.10⁹ Nm².C^-2, 1 µ = 10^-6). Ukubwa wa nguvu ya umeme inayofanya kazi kwenye nukta B ni….

A. 0,9√3 N

B. 0,9√2 N

C. 0,9 N

D. 0,81 N

E. 0,4 N

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Chaji katika sehemu A (q)_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb

Chaji katika sehemu B (q)_B) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb

Chaji katika sehemu C (q)_C) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb

Umbali kutoka B hadi C (r)_BC) = 20 cm = mita 0,2 = 2 x 10^-1 mita

Umbali kutoka B hadi A (r)_BA) = 20 cm = mita 0,2 = 2 x 10^-1 mita

k = 9.10⁹ Nm².C^-2

Aliuliza: Ukubwa wa nguvu ya umeme inayofanya kazi katika nukta B

Jibu:

Nguvu ya umeme kati ya chaji katika nukta B na C:

F_BC = k (q_B(q)(q)_C)/r_BC²

F_BC = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²

F_BC = (9 x 10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)

F_BC = (36 x 10^-3) / (4 x 10^-2)

F_BC = 9x10^-1

F_BC = 0,9 Newton

Chaji ya umeme katika nukta B na C ni chanya, kwa hivyo mwelekeo wa nguvu ya umeme F ni_BC upande wa kushoto, mbali na sehemu C.

Nguvu ya umeme kati ya chaji katika nukta B na A:

F_BA = k (q_B(q)(q)_A)/r_BA²

F_BA = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²

F_BA = (9 x 10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)

F_BA = (36 x 10^-3) / (4 x 10^-2)

F_BA = 9x10^-1

F_BA = 0,9 Newton

Chaji ya umeme katika nukta B na A ni chanya, kwa hivyo mwelekeo wa nguvu ya umeme F ni_BA chini, mbali na sehemu A.

Nguvu mbili za umeme huunda pembe ya kulia, kwa hivyo nguvu ya umeme inayotokana inayofanya kazi katika nukta B huhesabiwa kwa kutumia fomula ya Pythagorean.

Jibu sahihi ni B.

7. Tazama picha ifuatayo!

Ada tatu Q₁, Swali₂, na Q₃ iko kwenye ncha ya pembetatu ya kulia ABC. Urefu wa AB = BC = 30 cm. Inajulikana kuwa k = 9.10⁹ Nm².C^-2 na 1 µ = 10^-6 kisha kikosi cha Coulomb kilichotokea kwa malipo Q₁ ni….

A. 1 N

B. 5 N

C. 7 N

D. 10 N

E. 12 N

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Chaji katika sehemu A (q)_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Coulomb

Chaji katika sehemu B (q)_B) = -10 µC = -10 x 10^-6 Coulomb

Chaji katika sehemu C (q)_C) = 4 µC = 4 x 10^-6 Coulomb

Umbali kutoka B hadi C (r)_BC) = 30 cm = mita 0,3 = 3 x 10^-1 mita

Umbali kutoka B hadi A (r)_BA) = 30 cm = mita 0,3 = 3 x 10^-1 mita

k = 9.10⁹ Nm².C^-2

Aliuliza: Nguvu ya Coulomb inayotokana katika nukta B

Jibu:

Nguvu ya umeme kati ya chaji katika nukta B na C:

F_BC = k (q_B(q)(q)_C)/r_BC²

F_BC = (9 x 10⁹)(10 x 10^-6)(4 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²

F_BC = (9 x 10⁹)(40 x 10^-12) / (9 x 10^-2)

F_BC = (360 x 10^-3) / (9 x 10^-2)

F_BC = 40x10^-1

F_BC = 4 Newton

Chaji ya umeme katika nukta B ni hasi na chaji ya umeme katika nukta C ni chanya, kwa hivyo mwelekeo wa nguvu ya umeme F ni_BC kulia kuelekea sehemu C.

Nguvu ya umeme kati ya chaji katika nukta B na A:

F_BA = k (q_B(q)(q)_A)/r_BA²

F_BA = (9 x 10⁹)(10 x 10^-6)(3 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²

F_BA = (9 x 10⁹)(30 x 10^-12) / (9 x 10^-2)

F_BA = (270 x 10^-3) / (9 x 10^-2)

F_BA = 30x10^-1

F_BA = 3 Newton

Chaji ya umeme katika nukta B ni hasi na chaji ya umeme katika nukta A ni chanya, kwa hivyo mwelekeo wa nguvu ya umeme F ni_BA kuelekea sehemu A.

Nguvu mbili za umeme huunda pembe ya kulia, kwa hivyo nguvu ya umeme inayotokana inayofanya kazi katika nukta B huhesabiwa kwa kutumia fomula ya Pythagorean.

Jibu sahihi ni B.

8. Chaji tatu za umeme zimewekwa kwenye sehemu za kona za pembetatu ABC zenye urefu wa pembeni AB = BC = 20 cm na ukubwa sawa wa chaji (q = 2µC) kama ilivyo kwenye picha upande (k = 9.10⁹ Nm².C^-2, 1 µ = 10^-6). Ukubwa wa nguvu ya umeme kufanya kazi katika nukta B ni….

1. 0,9√3 N
2. 0,9√2 N
3. 0,9 N
4. 0,81 N
5. 0,4 N

Majadiliano

Inajulikana kwamba:
Chaji katika sehemu A (q)_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Chaji katika sehemu B (q)_B) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Chaji katika sehemu C (q)_C) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Umbali kutoka B hadi C (r)_BC) = 20 cm = mita 0,2 = 2 x 10^-1 mita
Umbali kutoka B hadi A (r)_BA) = 20 cm = mita 0,2 = 2 x 10^-1 mita
k = 9.10⁹ Nm².C^-2
Aliuliza: Ukubwa wa nguvu ya umeme inayofanya kazi katika nukta B
Jibu:

Nguvu ya umeme kati ya chaji katika nukta B na C:
F_BC = k (q_B(q)(q)_C)/r_BC²
F_BC = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²
F_BC = (9 x 10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)
F_BC = (36 x 10^-3) / (4 x 10^-2)
F_BC = 9x10^-1
F_BC = 0,9 Newton
Chaji ya umeme katika nukta B na C ni chanya, kwa hivyo mwelekeo wa nguvu ya umeme F ni_BC upande wa kushoto, mbali na sehemu C.

Nguvu ya umeme kati ya chaji katika nukta B na A:
F_BA = k (q_B(q)(q)_A)/r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)
F_BA = (36 x 10^-3) / (4 x 10^-2)
F_BA = 9x10^-1
F_BA = 0,9 Newton
Chaji ya umeme katika nukta B na A ni chanya, kwa hivyo mwelekeo wa nguvu ya umeme F ni_BA chini, mbali na sehemu A.

Nguvu mbili za umeme huunda pembe ya kulia, kwa hivyo nguvu ya umeme inayotokana inayofanya kazi katika nukta B huhesabiwa kwa kutumia fomula ya Pythagorean.
Jibu sahihi ni B.

9. Tazama picha ifuatayo!
Ada tatu Q₁, Swali₂, na Q₃ iko kwenye ncha ya pembetatu ya kulia ABC. Urefu wa AB = BC = 30 cm. Inajulikana kuwa k = 9.10⁹ Nm².C^-2 na 1 µ = 10^-6 kisha kikosi cha Coulomb kilichotokea kwa malipo Q₁ ni….

1. 1 N
2. 5 N
3. 7 N
4. 10 N
5. 12 N

Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Chaji katika sehemu A (q)_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Coulomb
Chaji katika sehemu B (q)_B) = -10 µC = -10 x 10^-6 Coulomb
Chaji katika sehemu C (q)_C) = 4 µC = 4 x 10^-6 Coulomb
Umbali kutoka B hadi C (r)_BC) = 30 cm = mita 0,3 = 3 x 10^-1 mita
Umbali kutoka B hadi A (r)_BA) = 30 cm = mita 0,3 = 3 x 10^-1 mita
k = 9.10⁹ Nm².C^-2
Aliuliza: Nguvu ya Coulomb inayotokana katika nukta B
Jibu:
Nguvu ya umeme kati ya chaji katika nukta B na C:
F_BC = k (q_B(q)(q)_C)/r_BC²
F_BC = (9 x 10⁹)(10 x 10^-6)(4 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²
F_BC = (9 x 10⁹)(40 x 10^-12) / (9 x 10^-2)
F_BC = (360 x 10^-3) / (9 x 10^-2)
F_BC = 40x10^-1
F_BC = 4 Newton
Chaji ya umeme katika nukta B ni hasi na chaji ya umeme katika nukta C ni chanya, kwa hivyo mwelekeo wa nguvu ya umeme F ni_BC kulia kuelekea sehemu C.

Nguvu ya umeme kati ya chaji katika nukta B na A:
F_BA = k (q_B(q)(q)_A)/r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(10 x 10^-6)(3 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(30 x 10^-12) / (9 x 10^-2)
F_BA = (270 x 10^-3) / (9 x 10^-2)
F_BA = 30x10^-1
F_BA = 3 Newton
Chaji ya umeme katika nukta B ni hasi na chaji ya umeme katika nukta A ni chanya, kwa hivyo mwelekeo wa nguvu ya umeme F ni_BA kuelekea sehemu A.
 
Nguvu mbili za umeme huunda pembe ya kulia, kwa hivyo nguvu ya umeme inayotokana inayofanya kazi katika nukta B huhesabiwa kwa kutumia fomula ya Pythagorean.
Jibu sahihi ni B.

Chanzo cha swali:

Maswali ya Fizikia ya Mtihani wa Kitaifa kwa Shule ya Upili ya Wazee/Shule ya Upili ya Ufundi