Một con lắc đơn có chiều dài 45cm với vật nhỏ có khối lượng 102g, mang điện tích \(2\mu C.\) Khi con lắc đang đứng cân bằng thì đặt một điện trường đều có véctơ cường độ điện trường hướng theo phương ngang và có độ lớn 3,5.104 V/m trong quãng thời gian 0,336s rồi tắt điện trường. Lấy g = 9,81(m/s2), π = 3,14. Tốc độ cực đại của vật nhỏ trong quá trình dao động sau đó xấp xỉ là
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai+ Chu kì dao động của con lắc: \(T=2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}=1,345\text{s}\)
+ Khi đặt vào điện trường, con lắc lệch khỏi VTCB ban đầu 1 góc α với :
\(\tan \alpha =\frac{F}{P}=\frac{qE}{mg}=\frac{{{2.10}^{-6}}.3,{{5.10}^{4}}}{0,102.9,81}\approx 0,07\Rightarrow \alpha \approx 0,07\text{rad}\)
Khi đó, con lắc có VTCB mới lệch 0,07rad theo chiều điện trường.
Lúc t = 0 con lắc ở vị trí biên âm
Khi t = 0,336s = \(\frac{T}{4}\) con lắc ở CTCB mới và vận tốc khi này \(v=\alpha \omega \)
Khi tắt điện trường thì VTCB trở lại ban đầu \(\Rightarrow {{\alpha }_{0}}=\sqrt{{{\alpha }^{2}}+\frac{{{v}^{2}}}{{{\omega }^{2}}}}=\alpha \sqrt{2}=0,07\sqrt{2}(\text{rad})\)
\(\Rightarrow {{v}_{\max }}=\sqrt{2gl\left( 1-\cos {{\alpha }_{0}} \right)}=20,78\text{cm/s}\)
Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Vật Lý
Trường THPT Chuyên Lê Thánh Tông - Quảng Nam