Hai vật nhỏ A và B có cùng khối lượng 1 kg, được nối với nhau bằng sợi dây mảnh, nhẹ, không dẫn điện dài 10 cm. Vật B được tích điện q = 10 − 6 C . Vật A không nhiễm điện được gắn vào lò xo nhẹ có độ cứng k = 10 N/m. Hệ được đặt nằm ngang trên mặt bàn nhẵn trong điện trường đều có cường độ điện trường 10 5 V / m hướng dọc theo trục lò xo. Ban đầu hệ nằm yên, lò xo bị giãn. Lấy π 2 = 10 . Cắt dây nối hai vật, khi lò xo có chiều dài ngắn nhất lần đầu tiên thì A và B cách nhau một khoảng là
A. 24 cm
B. 4 cm
C. 17 cm
D. 19 cm
Đáp án C
Hướng dẫn:
Vật B tích điện → sẽ chịu tác dụng của lực điện, do đó tại vị trí cân bằng O ban đầu của vật A, lò xo đã giãn một đoạn Δ l 0 = q E k = 10 − 6 .10 5 10 = 1 cm.
+ Cắt dây nối hai vật, A không chịu tác dụng của lực điện, dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng mới O′ (vị trí lò xo không giãn) với biên độ A = 1 cm và chu kì T = 2 π m k = 2 π 1 10 = 2 s. Vật B chuyển động nhanh dần đều dưới tác dụng của lực điện gây ra gia tốc a = q E m = 10 − 6 .10 5 10 = 0 , 01 m / s 2 .
+ Lò xo có chiều dài ngắt nhất kể từ thời điểm sợi dây bị đứt tương ứng với chuyển động của A từ biên dương về biên âm → Δt = 0,5T = 1 s.
Khoảng cách giữa hai vật Δ x = L + 2 A + 0 , 5 a t 2 = 17 c m
