Một con lắc lò xo nằm ngang gồm lò xo nhẹ có độ cứng k = 5 N/m và vật nhỏ có khối lượng m

Câu hỏi số 638063:

Vận dụng cao

Một con lắc lò xo nằm ngang gồm lò xo nhẹ có độ cứng k = 5 N/m và vật nhỏ có khối lượng m = 50g mang điện tích \(q = 2\,\,\mu C\). Con lắc được đặt trong điện trường đều với vectơ cường độ điện trường \(\overrightarrow E \) có phương nằm ngang, có độ lớn \({5.10^4}\,\,V/m\) như hình bên. Biết hệ số ma sát giữa vật và giá đỡ là \(\mu = 0,1\). Lấy \(g = 10\,\,\left( {m/{s^2}} \right)\). Ban đầu giữ vật tại M sao cho lò xo nén 10 cm rồi thả nhẹ để vật dao động. Tốc độ lớn nhất vật nhỏ đạt được khi vật chuyển động ngược chiều \(\overrightarrow E \) là

A. \(40\sqrt 5 \,\,cm/s\).

B. 100 cm/s.

C. 90 cm/s.

D. 80 cm/s.

Đáp án đúng là: C

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:638063

Phương pháp giải

Lực điện \(F = qE\)

Lực ma sát: \({F_{ms}} = \mu mg\)

Độ lớn vận tốc cực đại \({v_{\max }} = \omega A\)

Giải chi tiết

Độ lớn của lực điện là:

\(F = qE = {2.10^{ - 6}}{.5.10^4} = 0,1\,\,\left( N \right)\)

Độ lớn của lực ma sát:

\({F_{ms}} = \mu mg = 0,1.0,05.10 = 0,05\,\,\left( N \right)\)

Vì có ma sát nên vị trí cân bằng lệch so với vị trí cân bằng O.

Vật đi từ trái sang phải với vị trí cân bằng \({O_1}\) có:

\(O{O_1} = \dfrac{{F - {F_{ms}}}}{k} = \dfrac{{0,1 - 0,05}}{5} = 0,01\,\,\left( m \right) = 1\,\,\left( {cm} \right)\)

Biên độ: \({A_1} = 11\,\,\left( {cm} \right)\)

Vật đi từ phải sang trái với vị trí cân bằng \({O_2}\) có:

\(O{O_2} = \dfrac{{F + {F_{ms}}}}{k} = \dfrac{{0,1 + 0,05}}{5} = 0,03\,\,\left( m \right) = 3\,\,\left( {cm} \right)\)

Biên độ: \({A_2} = 9\,\,\left( {cm} \right)\)

Tốc độ lớn nhất vật nhỏ đạt được khi vật chuyển động ngược chiều \(\overrightarrow E \) là

\({v_{2\max }} = {A_2}\omega = {A_2}\sqrt {\dfrac{k}{m}} = 9\sqrt {\dfrac{5}{{0,05}}} = 90\;\,\,\left( {cm/s} \right)\)

Đáp án cần chọn là: C

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.