Một con lắc lò xo nằm ngang gồm vật nặng khối lượng 100 g, tích điện q = 5.10^-6

* Hướng dẫn giải

Đáp án C

Hướng dẫn:

Tần số góc của dao động $\omega =\sqrt{\frac{k}{m}}=10$ rad/s → T = 0,2π s.

+ Khi con lắc đang nằm ở vị trí cân bằng O, bật điện trường → lực điện xuất hiện làm vị trí cân bằng thay đổi, dịch chuyển về phía lò xo giãn một đoạn $O^{\text{'}}O=\frac{qE}{k}=\frac{{5.10}^{-6}{.10}^5}{10}=5$ cm.

→ Ngay sau đó con lắc sẽ dao động quanh O′ với biên độ A = OO′ = 5 cm.

+ Ta chú ý rằng thời gian điện trường tồn tại Δt = 0,25T = 0,05π s → tương ứng với chuyển động của con lắc từ biên đến vị trí cân bằng O′, khi đó $v = v_{max }= \omega A = 50 cm/s$.

→ Ngắt điện trường, con lắc sẽ dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng cũ với biên độ O, tại lúc ngắt điện trường, vật có x = OO′, v′ = ωA → $A^{\text{'}}=\sqrt{O{O^{\text{'}}}^2+{\left(\frac{v^{\text{'}}}{\omega }\right)}^2}=\sqrt{A^2+A^2}=5\sqrt{2}$ cm.

→ Năng lượng dao động lúc này $E=0,5kA{\text{'}}^2=0,025J$