Một con lắc đơn gồm một sợi dây nhẹ không dãn và một vật nhỏ khối lượng 100g, mang điện

Câu hỏi số 318141:

Vận dụng

Một con lắc đơn gồm một sợi dây nhẹ không dãn và một vật nhỏ khối lượng 100g, mang điện tích q. Ban đầu, con lắc dao động điều hòa với chu kỳ T₀ tại một nơi rất gần mặt đất trong điện trường đều với vec tơ cường độ điện trường có phương thẳng đứng, chiều hướng xuống và độ lớn 6000V/m. Bây giờ, đưa con lắc lên độ cao 1km so với mặt đất và ra khỏi điện trường thì thấy chu kỳ của con lắc vẫn là T₀. Lấy bán kính Trái Đất là 6400km, gia tốc trọng trường tại mặt đất là 9,8m/s² và coi nhiệt độ không đổi khi lên cao. Giá trị của q bằng

A. - 51µC

B. - 61µC

C. 61nC

D. 51nC

Đáp án đúng là: D

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:318141

Phương pháp giải

Gia tốc trọng trường tại độ cao h là \(g=\frac{GM}{{{(R+h)}^{2}}}\)

Lực điện trưởng F = qE

Định luật 2 Niu tơn: a = F/m

Giải chi tiết

Gia tốc trọng trường tại mặt đất: \(g=\frac{GM}{{{R}^{2}}}\)

Gia tốc trọng trường tại độ cao h là: \(g=\frac{GM}{{{(R+h)}^{2}}}\Rightarrow \frac{{{g}_{h}}}{g}={{\left( \frac{R}{R+h} \right)}^{2}}\Rightarrow {{g}_{h}}=9,7969m/{{s}^{2}}\)

Khi con lắc chịu tác dụng của lực điện \(\overrightarrow{{{g}_{hd}}}=\overrightarrow{g}+\overrightarrow{a}\)

Mà điện trường có phương thẳng đứng nên g_hd = g ± a

Để chu kỳ dao động của con lắc không đổi thì g_gh = g_h < g

Vậy nên g – a = g_h => a = 3,1.10^-3 m/s² và hướng lên nên q > 0

và F = qE = ma => q = 5,1.10^-8C = 5,1nC

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.