Con lắc gồm lò xo có độ cứng k = 100 N/m; vật nặng có khối lượng 200 g và điện tích q = 100 µC. Ban đầu vật dao động điều hòa với biên độ A = 5 cm theo phương thẳng đứng. Khi vật đi qua vị trí cân bằng người ta thiết lập một điện trường đều thẳng đứng, hướng lên có cường độ E = 0,12 MV/m. Tìm biên dao động lúc sau của vật trong điện trường.
A. 18 cm
B. 13 cm
C. 7 cm
D. 12,5 cm
Hướng dẫn:
Nhận thấy rằng, với cách kích bằng điện trường như trên sẽ làm thay đổi vị trí cân bằng của hệ mà không làm thay đổi tần số góc của hệ.
+ Tần số góc của hệ dao động ω = k m = 100 0 , 2 = 10 5
+ Ban đầu con lắc dao động quanh vị trí cân bằng O, dưới tác dụng của điện trường hướng lên, lực điện tác dụng lên vật làm vị trí cân bằng của vật dịch chuyển lên trên một đoạn O O ' = q E k = 100.10 − 6 .0 , 12.10 6 100 = 12
→ Khi vật đi qua vị trí can bằng, ta có x′ = OO′ = 12 cm và v ' = v m a x = ω A = 10 5 .5 = 50 5 c m / s
→ Biên độ dao động lúc sau A ' = x ' 2 + v ' ω 2 = 12 2 + 50 5 10 5 2 = 13 c m
Đáp án B
