Một con lắc đơn gồm dây treo có chiều dài 1m và vật nhỏ có khối lượng 100g, mang điện tích 2.10-5 C. Treo con lắc đơn này trong điện trường đều với vectơ cường độ điện trường hướng theo phương ngang và có độ lớn 5.104 V/m. Trong mặt phẳng thẳng đứng đi qua điểm treo và song song với vectơ cường độ điện trường, kéo vật nhỏ theo chiều của vectơ cường độ điện trường sao cho dây treo hợp với vectơ gia tốc trong trường một góc 54o rồi buông nhẹ cho con lắc dao động điều hòa. Lấy g = 10 m/s2 . Trong quá trình dao động, tốc độ cực đại của vật nhỏ là:
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiVị trí cân bằng của vật là vị trí con lắc có hợp lực tác dụng bằng 0. Khi đó dây treo hợp với phương thẳng đứng góc α
Ta có: \( \alpha = \frac{{{F_d}}}{P} = \frac{{qE}}{{mg}} = \frac{{{{2.10}^{ - 5}}{{.10}^4}}}{{0,1.10}} = 1 \to \alpha = {45^0}\)
Biên độ góc của dao động là: \( \to \alpha = {45^0} \to {\alpha _0} = {54^0} - {45^0} = {9^0} = \frac{{9\pi }}{{180}}\)
\( \to g' = \sqrt {{g^2} + {{\frac{{{q^2}E}}{{{m^2}}}}^2}} = 10\sqrt 2 m/{s^2}\)
+ Tần số góc của dao động là: \( \omega = \sqrt {\frac{{g'}}{l}} = \sqrt {g'} \)
+ Tốc độ dao động cực đại của vật là: \( {v_{\max }} = \omega l{\alpha _0} = \sqrt {g'} .1.\frac{{9\pi }}{{180}} = 0,59m/s\)
Đề thi thử tốt nghiệp THPT QG môn Vật Lý năm 2020
Trường THPT Đồng Đậu lần 2
