(3,0 ĐIỂM)MỘT CON LẮC ĐƠN GỒM MỘT VẬT NHỎ KHỐI LƯỢNG M = 1 GAM,...

Câu 2 (3,0 điểm)

Một con lắc đơn gồm một vật nhỏ khối lượng m = 1 gam, mang điện tích q=

10

– 6

C và một sợi dây mảnh, nhẹ, không dãn, chiều dài l = 1 m. Hệ được đặt

vào trong điện trường đều

E



có chiều đường sức điện như hình vẽ.

φ

Biết E = 10

4

V/m và α = 60

0

, lấy g = 10 m/s

2

.

a) Tính góc φ (góc hợp bởi dây treo và phương thẳng đứng) và sức căng T

c

của

dây treo khi hệ cân bằng.

α

b) Cho con lắc dao động điều hòa với biên độ góc nhỏ quanh vị trí cân bằng.

Tính chu kì dao động của con lắc.

Hình 2

Đáp án câu 2 ( 3,0 điểm )

a) (2 điểm)- Tính góc hợp bởi dây treo và phương thẳng đứng khi quả cầu cân bằng

+ Chọn hệ trục tọa độ xOy như hình vẽ

, lực căng

T



c

và lực điện trường

F

...

0,5 đ

+ Các lực tác dụng lên quả cầu gồm: trọng lực

P

+ Điều kiện cân bằng: P F T

 

c

0

(1) ...0,25 đ

+ Chiếu (1) lên các trục Ox và Oy ta có

y

Chiếu lên Ox:

Fsinα - T sinφ = 0

c

(2)

T

x

Chiếu lên Oy:

- P + T cosφ - Fcos = 0

c

(3)

F

q

E sin

tanφ =

sin

F

P

cos

E os

F

P

q c

mg

Từ (2) và (3) ta có:

6

4

0

10 .10 .sin 60

1

tanφ =

6

4

0

2

10 .10 . os60

c

10

3

φ = 30

0

...

0,75 đ

0

q .E.sin60

F.sinα

T

0, 017 N

c

sinφ

sin30

- Lực căng dây:

...0,5 đ

b) (1 điểm)- Trọng lực hiệu dụng tác dụng vào con lắc: P

hd

 

F P



...0,5 đ

2

P

2

qE

qE

g

g

2g

cosα

hd

hd

m

m

m

- Gia tốc trọng trường hiệu dụng:

- Chu kì dao động của con lắc:

l

l

T 2π

1,51s

g

qE

qE

hd

2

2

g

2g

cosα

m

m

...0,5 đ