Hai con lắc đơn cùng chiều dài dây treo, cùng khối lượng vật nặng m = 10 g. Con lắc thứ nhất mang điện tích q, con lắc thứ hai không tích điện. Đặt cả hai con lắc vào điện trường điều, thẳng đứng hướng xuống, cường độ E = 11.104 V/m. Trong cùng một khoảng thời gian, nếu con lắc thứ nhất thực hiện 6 dao động thì con lắc thứ hai thực hiện 5 dao động. Cho g = 10 m/s2. Bỏ qua sức cản của không khí. Tính q
Trả lời bởi giáo viên
Ta có:
+ Chu kì dao động của con lắc không tích điện: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} = \frac{{\Delta t}}{5}\)
+ Chu kì dao động của con lắc tích điện q, ta có chu kì T’: \(T' = 2\pi \sqrt {\frac{l}{{g'}}} = \frac{{\Delta t}}{6}\)
\(\frac{T}{{T'}} = \sqrt {\frac{{g'}}{g}} = \frac{6}{5} \to g' = 1,44g\)
Ta có: g’ > g
=> Con lắc tích điện dương (q > 0) => Lực điện \(\overrightarrow {{F_d}} \) và cường độ điện trường \(\overrightarrow E \)cùng hướng xuống
Ta có:
\(g' = g + \frac{F}{m} = g + \frac{{\left| q \right|E}}{m} = 1,44g \to \frac{{\left| q \right|E}}{m} = 0,44g \to q = \frac{{0,44gm}}{E} = \frac{{0,44.10.0,01}}{{{{11.10}^4}}} = {4.10^{ - 7}}C\)
Hướng dẫn giải:
+ Áp dụng công thức tính chu kì dao động của con lắc đơn: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} \)
+ Áp dụng công thức tính chu kì dao động: \(T = \frac{{\Delta t}}{N}\)
+ Áp dụng bài toán con lắc đơn chịu thêm tác dụng của lực điện