Quả cầu kim loại con lắc đơn có khối lượng m=0,1kg tích điện \({10^{ - 7}}\)C được treo bằng một sợi dây mảnh không dãn, cách điện, chiều dài l tại nơi có gia tốc trọng trường \(g = 9,8m/s^2\)và được đặt trong một điện trường nằm ngang có cường độ \(E = {2.10^6}\) V/m. Ban đầu người ta giữ quả cầu để sợi dây có phương thẳng đứng vuông góc với phương của điện trường rồi buông nhẹ với vận tốc ban đầu bằng 0. Lực căng của sợi dây khi quả cầu qua vị trí cân bằng là
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiKhi con lắc ở VTCB mới dây treo con lắc hợp với phương thẳng đứng góc \(\alpha_0\) với \(\tan {\alpha _0} = \frac{F}{P} = \frac{{qE}}{{mg}} = \frac{{{{2.10}^6}{{.10}^{ - 7}}}}{{0,1.9,8}} = 0,204 \Rightarrow {\alpha _0} \approx 0,2012\)
rad
Gia tốc hiệu dụng: \(g' = \sqrt {{g^2} + {{\left( {\frac{{qE}}{m}} \right)}^2}} = \sqrt {9,{8^2} + {{\left( {\frac{{{{2.10}^6}{{.10}^{ - 7}}}}{{0,1}}} \right)}^2}} = 10,002\) m/s2.
Lực căng dây khi quả cầu qua VTCB là:
\(T = mg\left( {3 - 2\cos {\alpha _0}} \right) = 0,1.10,002\left( {3 - 2\cos 0,2012} \right) = 1,04\) N.
