Một con lắc lò xo nằm ngang gồm vật nặng khối lượng \(100\,\,g\), tích điện \(q =

Câu hỏi số 224896:

Vận dụng cao

Một con lắc lò xo nằm ngang gồm vật nặng khối lượng \(100\,\,g\), tích điện \(q = {5.10^{ - 6}}\,\,C\) và lò xo có độ cứng \(k = 10\,\,N/m\). Khi vật đang ở vị trí cân bằng, người ta kích thích dao động bằng cách tạo ra một điện trường đều theo phương nằm ngang dọc theo trục của lò xo và có cường độ \(E = {10^5}\,\,V/m\) trong khoảng thời gian \(\Delta t = 0,05\pi \,\,s\) rồi ngắt điện trường. Bỏ qua mọi ma sát. Tính năng lượng dao động của con lắc khi ngắt điện trường:

A. 0,5 J

B. 0,0375 J

C. 0,0125 J

D. 0,025 J

Đáp án đúng là: D

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:224896

Phương pháp giải

Vận dụng công thức con lắc lò xo chịu tác dụng của lực điện

Lực điện trường: F = qE

Giải chi tiết

Ta có: \(T = {{2\pi } \over \omega } = 2\pi \sqrt {{m \over k}} = 0,2\pi {\rm{ s}}\)

Gọi O là vị trí lò xo không bị biến dạng, O’ là vị trí cân bằng lúc sau khi có điện trường.

Ta có: k.OO’=qE

\({\rm{OO}}' = {{qE} \over k} = {{{{5.10}^{ - 6}}{{.10}^5}} \over {10}} = 0,05m = 5cm\)

Biên độ dao động khi có lực tác dụng là A=OO’=5cm

Sau thời gian: \(\Delta t = 0,05\pi s = {T \over 4}\) vật từ VT biên trái O chuyển động sau T/4 về tới biên phải O’. Vận tốc lúc này là \(v = A\omega \), tới vị trí này lực ngừng tác dụng thì vị trí cân bằng mới của con lắc là vị trí O. Biên độ dao động mới là:

\(A' = \sqrt {{x^2} + {{{v^2}} \over {{\omega ^2}}}} = \sqrt {{A^2} + {{{{(A\omega )}^2}} \over {{\omega ^2}}}} = A\sqrt 2 = 5\sqrt 2 cm\)

=> Năng lượng dao động của con lắc khi ngắt điện trường: \(W' = {1 \over 2}kA{'^2} = {1 \over 2}.10.{(0,05\sqrt 2 )^2} = 0,025J\)

Chọn D.

Đáp án cần chọn là: D

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.