Đáp án: A

Để cường độ điện trường tại M bằng 0 thì hai vecto  E 1 do q₁ gây ra và  E 2  do q₂ gây ra phải ngược chiều và cùng độ lớn nên M nằm trên đường thẳng AB và ngoài đoạn AB

Do |q₂| > |q₁| nên r₁ < r₂ => r₁ = r₂ - AB,

=> và r₁ = 10 cm

a) Véc tơ lực tác dụng của điện tích q 1   l ê n   q 2   có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn:  F 12 = k . | q 1 . q 2 | A B 2 = 9.10 9 .16.10 − 6 .4.10 − 6 0 , 3 2 = 6 , 4 ( N ) .

b) Các điện tích  q 1   v à   q 2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường E 1 →  và  E 2 → có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn:  E 1 = k | q 1 | A C 2 = 9.10 9 .16.10 − 6 0 , 4 2 = 9 . 10 5 ( V / m ) ;

                   E 2 = k | q 2 | B C 2 = 9.10 9 .4.10 − 6 0 , 1 2 = 36 . 10 5 ( V / m ) ;

Cường độ điện trường tổng hợp tại C là:

E → = E 1 → + E 2 → có phương chiều như hình vẽ, có độ lớn:

E = E 1 + E 2 = 9 . 10 5 + 36 . 10 5 - 45 . 10 5 ( V / m ) .

c) Gọi E 1 → và E 2 → là cường độ điện trường do  q 1   v à   q 2 gây ra tại M thì cường độ điện trường tổng hợp do  q 1   v à   q 2 gây ra tại M là: E → = E 1 → + E 2 → = 0 →  ð E 1 → = - E 2 →  ð E 1 → và E 2 →  phải cùng phương, ngược chiều và bằng nhau về độ lớn. Để thỏa mãn các điều kiện đó thì M phải nằm trên đường thẳng nối A, B; nằm trong đoạn thẳng AB (như hình vẽ).

Với  E 1 ' = E 2 '   ⇒ 9 . 10 9 . | q 1 | A M 2 = 9 . 10 9 . | q 2 | ( A B − A M ) 2

⇒ A M A B − A M = | q 1 | | q 2 | = 2 ⇒ A M = 2. A B 3 = 2.30 3 = 20 ( c m ) .

Vậy M nằm cách A 20 cm và cách B 10 cm.

Các điện tích  q 1   v à   q 2 gây ra tại M các véc tơ cường độ điện trường là: E 1 → và E 2 → .

Cường độ điện trường tổng hợp tại M là:

E M → = E 1 → + E 2 → = 0 →  ð E 1 → = - E 2 → .

Để thoả mãn điều đó thì M phải nằm trên đường thẳng nối A và B, nằm trong đoạn thẳng AB và gần B hơn vì  q 1 < q 2 (như hình vẽ).

Khi đó ta có:  k | q 1 | A M 2 = k | q 2 | ( A B − A M ) 2

ð A M A B − A M = | q 1 | | q 2 |  ð A M 15 − A M = 24.10 − 6 6.10 − 6  = 2

ð AM = 10 (cm); BM = 5 (cm).

Các điện tích  q 1   v à   q 2 gây ra tại M các véc tơ cường độ điện trường  E 1 → và E 2 → . Cường độ điện trường tổng hợp tại M là:

E M → = E 1 → + E 2 → = 0 →  ð E 1 → = - E 2 → .

Để thoả mãn điều đó thì M phải nằm trên đường thẳng nối A và B, nằm ngoài đoạn thẳng AB và gần B hơn vì  q 2 < q 1 (như hình vẽ).

Khi đó ta có:  k | q 1 | ( A B + B M ) 2 = k | q 2 | B M 2

ð B M A B + B M = | q 2 | | q 1 | ð B M 10 + B M = 6.10 − 6 24.10 − 6 = 1 2  

ð BM = 10 (cm); AM = 20 (cm).

Ta có: \(\overrightarrow{E_1}+\overrightarrow{E_2}=0\Rightarrow\overrightarrow{E_1}=-\overrightarrow{E_2}\)  

Để \(\overrightarrow{E_1}\) ngược chiều \(\overrightarrow{E_2}\) thì điểm M nằm trên đường nối AB và nằm ngoài AB.

Có: \(E_1=E_2\) \(\Leftrightarrow k\dfrac{\left|q_1\right|}{r_1^2}=k\dfrac{\left|q_2\right|}{r_2^2}\) \(\Leftrightarrow\dfrac{4.10^{-8}}{r_1^2}=\dfrac{10^{-8}}{r_2^2}\) \(\Leftrightarrow r_1=2r_2\left(1\right)\)

Vì: \(\left|q_1\right|>\left|q_2\right|\) nên điểm M nằm ngoài AB và gần B hơn.

⇒ r₁ - r₂ = 6 (2)

Từ (1) và (2) \(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}r_1=12\left(cm\right)\\r_2=6\left(cm\right)\end{matrix}\right.\)

Vậy: Vị trí cường độ điện trường bằng 0 cách q₁ 12cm, cách q₂ 6cm.

Để lực tổng hợp tác dụng lên điện tích bằng q₀=0 thì \(\overrightarrow{F_{10}}+\overrightarrow{F_{20}}=\overrightarrow{0}\)

\(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}\overrightarrow{F_{10}}\uparrow\downarrow\overrightarrow{F_{20}}\\F_{10}=F_{20}\end{matrix}\right.\)

Ta có \(MB-MA=r_1-r_2=10\)                              (1)

Mà \(F_{10}=F_{20}\Rightarrow k\cdot\dfrac{\left|q_1q_0\right|}{r^2_1}=k\cdot\dfrac{\left|q_2q_0\right|}{r^2_2}\)\(\Rightarrow\dfrac{r_1}{r_2}=2\)    (2)

Từ 1 và 2 \(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}r_1=20cm\\r_2=10cm\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow\) M cách A 10cm và cách B 20cm

a) Các điện tích  q 1   v à   q 2 gây ra tại C các véc tơ cường độ điện trường E 1 → và E 2 → có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: E 1 = k . | q 1 | A C 2 = 9 . 10 9 . | − 6.10 − 6 | ( 4.10 − 2 ) 2 = 3 , 375 . 10 7  (V/m);

                    E 2 = k . | q 2 | B C 2 = 9 . 10 9 . | − 8.10 − 6 | ( 8.10 − 2 ) 2 = 1 , 125 . 10 7  (V/m).

Cường độ điện trường tổng hợp tại C do  q 1   v à   q 2 gây ra là: E → = E 1 → + E 2 → ; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn:  E = E 1 - E 2 = 2 , 25 . 10 7 V/m.

b) Các điện tích q 1   v à   q 2 gây ra tại D các véc tơ cường độ điện trường E 1 → và E 2 → có phương chiều như hình vẽ:

Có độ lớn: E 1 = k . | q 1 | A D 2 = 9 . 10 9 . | − 6.10 − 6 | ( 15.10 − 2 ) 2 = 0 , 24 . 10 7  (V/m);

                  E 2 = k . | q 2 | B D 2 = 9 . 10 9 . | − 8.10 − 6 | ( 3.10 − 2 ) 2 = 8 . 10 7 (V/m).

Cường độ điện trường tổng hợp tại D do  q 1   v à   q 2 gây ra là: E → = E 1 → + E 2 → ; có phương chiều như hình vẽ; có độ lớn:  E = E 2 + E 1 = 8 , 24 . 10 7 V/m.