Một con lắc đơn dài ℓ = 25 cm, hòn bi có m = 10 g và mang điện tích q = 10-4 C. Treo con lắc vào giữa hai bản kim loại thẳng đứng, song song, cách nhau d = 22 cm. Đặt vào hai bản hiệu điện thế một chiều U = 88 V. Lấy g = 10 m/s2. Chu kì dao động điều hoà với biên độ góc nhỏ của nó là
Trả lời bởi giáo viên
Ta có:
+ Hai bản kim loại thẳng đứng song song (là tụ phẳng) nên \(\overrightarrow E \) có phương ngang =>\(\overrightarrow {{F_d}} \) có phương ngang
+ Chu kì dao động của con lắc khi được tích điện q đặt giữa 2 bản kim loại là T’:
\(T' = 2\pi \sqrt {\frac{l}{{g'}}} \)
Ta có:
\(\begin{array}{l}a = \frac{{{F_d}}}{m} = \frac{{\left| q \right|E}}{m} = \frac{{\left| q \right|\frac{U}{d}}}{m} = \frac{{\left| {{{10}^{ - 4}}} \right|\frac{{88}}{{{{22.10}^{ - 2}}}}}}{{{{10.10}^{ - 3}}}} = 4m/{s^2}\\g' = \sqrt {{g^2} + {a^2}} \\ \to T' = 2\pi \sqrt {\frac{l}{{g'}}} = 2\pi \sqrt {\frac{l}{{\sqrt {{g^2} + {a^2}} }}} = 2\pi \sqrt {\frac{{0,25}}{{\sqrt {{{10}^2} + {4^2}} }}} = 0,957{\rm{s}}\end{array}\)
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 bài toán con lắc đơn chịu thêm tác dụng của lực điện
+ Áp dụng mối liên hệ giữa hiệu điện thế giữa hai bản tụ và cường độ điện trường: U = E.d