Ta có dữ liệu bài toán:
- Khối lượng viên bi: \( m = 9 \times 10^{-5} \, kg \)
- Thể tích viên bi: \( V = 10 \, mm^3 = 10 \times 10^{-9} \, m^3 = 10^{-8} \, m^3 \)
- Khối lượng riêng của dầu: \( \rho = 800 \, kg/m^3 \)
- Điện trường đều: \( E = 4,1 \times 10^{5} \, V/m \)
- Gia tốc trọng trường: \( g = 10 \, m/s^2 \)
---
**Phân tích bài toán:**
Viên bi nằm lơ lửng trong dầu, tức là lực tổng hợp bằng 0.
Các lực tác dụng lên viên bi:
1. Lực trọng trường: \( F_g = mg \) (hướng xuống)
2. Lực đẩy Acsimet: \( F_a = \rho V g \) (hướng lên)
3. Lực điện: \( F_e = qE \) (hướng theo chiều điện trường)
Điện trường hướng từ trên xuống, để viên bi nằm yên lơ lửng, ta xét dấu lực điện:
- Nếu viên bi mang điện tích dương thì lực điện hướng từ trên xuống.
- Nếu mang điện tích âm thì lực điện hướng từ dưới lên.
Viên bi lơ lửng nghĩa là tổng hợp lực lên bi bằng 0:
\[
F_e + F_a - F_g = 0
\]
Ta chọn chiều hướng lên là dương:
\[
F_e + F_a = F_g
\]
Lực điện: \( F_e = qE \)
Lực đẩy Acsimet: \( F_a = \rho V g \)
Trọng lực: \( F_g = mg \)
Do đó:
\[
qE = mg - \rho V g
\]
Từ đó:
\[
q = \frac{g(m - \rho V)}{E}
\]
---
**Tính toán:**
Tính \( m - \rho V \):
\[
m - \rho V = 9 \times 10^{-5} - 800 \times 10^{-8} = 9 \times 10^{-5} - 8 \times 10^{-5} = 1 \times 10^{-5} \, kg
\]
Tính điện tích:
\[
q = \frac{10 \times 1 \times 10^{-5}}{4,1 \times 10^{5}} = \frac{10^{-4}}{4,1 \times 10^{5}} = \frac{10^{-4}}{4,1 \times 10^{5}} \, C
\]
\[
q = \frac{10^{-4}}{4,1 \times 10^{5}} = \frac{1}{4,1} \times 10^{-9} \approx 0,2439 \times 10^{-9} = 2,439 \times 10^{-10} \, C
\]
Đổi sang nanoCoulomb (nC):
\[
1 \, nC = 10^{-9} C
\]
Vậy:
\[
q \approx 0,244 \, nC
\]
---
**Kết luận:**
Điện tích của viên bi là khoảng 0,24 nC.
Nhìn vào các đáp án được cho:
- A. nC (thiếu số cụ thể)
- B. 1,5 nC
- C. nC (thiếu số)
- D. 2,5 nC
Có thể câu hỏi bị thiếu số trong các đáp án. Nếu chỉ có các đáp án như trên thì gần nhất với kết quả là khoảng 0,24 nC, nhỏ hơn 1 nC.
Do đó, cần kiểm tra lại đề bài và đáp án.
---
**Tóm lại:**
Điện tích của viên bi là khoảng 0,24 nC. Nếu có đáp án đúng cụ thể, chọn đáp án gần nhất với giá trị này.