Khoảng thời gian từ lúc bật điện trường đến thời điểm con lắc dừng lại lần thứ hai

hoankuty

Ngố Design
Bài toán
Một vật có khối lượng $M=100 \ \text{g}$ mang điện tích $q={{2.10}^{-5}}C$được gắn vào lò xo nằm ngang có độ cứng $k=100N$. Điện tích trên vật M không thay đổi khi con lắc dao động. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa với biên độ $A=8cm$. Tại thời điểm vật đi qua vị trí có động năng bằng ba lần thế năng và có vận tốc hướng ra xa gốc lò xo thì xuất hiện một điện trường đều có cường độ $E={{10}^{5}}\left( \dfrac{V}{m} \right)$cùng hướng với vận tốc của vật. Khoảng thời gian từ lúc bật điện trường đến thời điểm con lắc dừng lại lần thứ hai gần với giá trị nào nhất sau đây?
A. 0,28s
B. 0,21s
C. 0,14s
D. 0,24s
 
Lời giải
$v=\dfrac{\sqrt{3}\omega A_{1}}{2}, x=\dfrac{qE}{k} =2$
$\Rightarrow A_{2}=2\sqrt{13}$
$ \Rightarrow t=\dfrac{\sin \left(2:2\sqrt{13}\right)}{\omega }+ \left(\dfrac{1}{4}+\dfrac{1}{2}\right).\dfrac{2\pi }{5\pi }$
$ \Rightarrow t= 0,16\approx 0,14$ C.
 
Lần chỉnh sửa cuối bởi 1 quản trị viên:
Độ cứng k(N/m) chứ nhỉ Hoankuty? Với lại bạn thao giải vắn tắt quá.. Phải nói rõ khi có điện trường con lắc lò xo bị kéo dãn đoạn $\Delta x$ và vị trí cân bằng mới cách vị trí cân bằng cũ 2 cm theo huớng điện trường. Khi đó biên độ mới là $A_2=\sqrt{{\dfrac{v}{\omega }}^2+x^2}$ với x khi đó là $\dfrac{A}{2}-\Delta x=2cm$
$ \Rightarrow A_2=2\sqrt 13$ cm
 
Last edited:
Do em gõ thiếu thầy minhtangv ạ :)
Lời giải

23.jpg

-Lấy O là vị trí cân bằng trước khi xuất hiện điện trường E.
- Khi xuất diện điện trường đều E, con lắc chịu thêm lực điện có độ lớn và chiều không đổi ${{F}_{E}}=qE$
- Vị trí cân bằng mới sẽ là O’ dịch chuyển so với O một đoạn : $\Delta x=OO'=\dfrac{{{F}_{E}}}{k}=\dfrac{qE}{k}=0,02\left( m \right)=\dfrac{A}{4}$ .
- Chu kì của con lắc không đổi là $T=2\pi \sqrt{\dfrac{m}{k}}$
-Tại thời điểm vật đi qua vị trí có li độ là x (so với O): có động năng bằng ba lần thế năng và có vận tốc hướng ra xa gốc lò xo thì : $x=\dfrac{A}{2}$. Vậy li độ x so với O’ là : $\dfrac{A}{2}-OO'=\dfrac{A}{4}$
-Vận tốc của vật khi đó : $v=\dfrac{\sqrt{3}\omega A}{2}$
- Nên biên độ dao động mới là :
$A'=\sqrt{{{x}^{2}}+\dfrac{{{v}^{2}}}{{{\omega }^{2}}}}=\sqrt{{{\left( \dfrac{A}{4} \right)}^{2}}+{{\left( \dfrac{\dfrac{\sqrt{3}\omega A}{2}}{\omega } \right)}^{2}}}=\dfrac{A\sqrt{13}}{4}\left( cm \right)$
- Vậy kKhoảng thời gian từ lúc bật điện trường đến thời điểm con lắc dừng lại lần thứ hai là :
$\Delta t=\dfrac{\Delta \varphi }{\omega }=\dfrac{arc\cos \dfrac{x'}{A'}+\pi }{\sqrt{\dfrac{k}{m}}}\approx 0,141s$

Vậy đáp án đúng là C.
 
Last edited:

Quảng cáo

Back
Top