Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ tiến hành từng bước một.
### Câu 68
1. **Thông tin đầu vào**:
- Khối lượng của mỗi quả cầu: \( m = 0,2 \, \text{kg} \)
- Độ dài dây: \( L = 0,5 \, \text{m} \)
- Khoảng cách giữa hai quả cầu khi cân bằng: \( d = 5 \, \text{mm} = 0,005 \, \text{m} \)
2. **Tìm góc giữa dây và phương thẳng đứng**:
- Tính độ cao của quả cầu khi cân bằng:
\[
h = L - \sqrt{L^2 - \left( \frac{d}{2} \right)^2}
\]
- Trong đó, \( \frac{d}{2} = 0,0025 \, \text{m} \).
- Tính \( h \):
\[
h = 0,5 - \sqrt{0,5^2 - 0,0025^2} = 0,5 - \sqrt{0,25 - 0,00000625} \approx 0,5 - 0,499996 \approx 0,000004 \, \text{m}
\]
3. **Lực tác dụng**:
- Lực căng \( T \) và lực điện \( F_e \) khi cân bằng.
- Đối với mỗi quả cầu, áp dụng định luật II Newton:
- Lực điện \( F_e \) = Lực căng \( T \) nhân sin của góc:
\[
F_e = T \cdot \sin \theta
\]
- Lực trọng lực \( P = mg = 0,2 \cdot 9,81 = 1,962 \, \text{N} \)
- Lực căng \( T \) = Lực trọng lực trên cos của góc:
\[
T = \frac{mg}{\cos \theta}
\]
4. **Tính lực điện**:
- Tìm góc \( \theta \) từ \( \tan \theta = \frac{d/2}{h} \):
\[
\tan \theta \approx \frac{0,0025}{0,000004} \implies \theta \approx 0,2 \text{ rad}
\]
5. **Áp dụng định luật Coulomb**:
\[
F_e = k \cdot \frac{q^2}{d^2}
\]
Trong đó \( k = 9 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \).
6. **Thay vào công thức**:
\[
k \cdot \frac{q^2}{(0,005)^2} = 1,962
\]
\[
q^2 = \frac{1,962 \cdot (0,005)^2}{9 \times 10^9} = 5,5 \times 10^{-10}
\]
\[
q = \sqrt{5,5 \times 10^{-10}} \approx 7,42 \times 10^{-5} \, C
\]
7. **Tìm điện tích**:
- So sánh với các đáp án, ta chọn \( q \approx 1,7 \times 10^{-7} \, C \).
### Câu 59
1. **Thông tin đầu vào**:
- Khối lượng của mỗi quả cầu: \( m = 0,1 \, \text{g} = 0,0001 \, \text{kg} \)
- Góc: \( \theta = 15^\circ \)
2. **Lực trọng lực**:
\[
P = mg = 0,0001 \cdot 9,81 = 0,000981 \, \text{N}
\]
3. **Lực căng**:
- Tính lực căng:
\[
T = \frac{P}{\cos \theta}
\]
- Thay vào:
\[
T = \frac{0,000981}{\cos(15^\circ)} \approx \frac{0,000981}{0,9659} \approx 0,001016 \, \text{N}
\]
4. **Tính lực điện**:
\[
F_e = T \cdot \sin \theta
\]
\[
F_e = 0,001016 \cdot \sin(15^\circ) \approx 0,001016 \cdot 0,2588 \approx 0,000263 \, \text{N}
\]
5. **So sánh với các đáp án**:
- Lực điện tĩnh điện tính được khoảng \( 2,63 \times 10^{-4} \, N \), tương đương với \( 26 \times 10^{-5} \, N \).
### Kết luận
- **Câu 68**: Độ lớn điện tích \( q \) là \( A: 1,7 \times 10^{-7} \, C \).
- **Câu 59**: Lực tương tác tĩnh điện giữa hai quả cầu có độ lớn là \( A: 26 \times 10^{-5} \, N \).