Một lò xo nhẹ cách điện có độ cứng k = 50N/m một đầu cố định, đầu còn lại gắn vào quả cầu nhỏ tích điện q = +5μC, khối lượng m = 200g. Quả cầu có thể dao động không ma sát dọc theo trục lò x

Trả lời:

Ta có:

+ Chu kì dao động: \[T = 2\pi \sqrt {\frac{m}{k}} = 0,4s\]

+ Biên độ dao động ban đầu: A₀= 4cm

+ Tại thời điểm t = 0: x = 4cm

+ Tại thời điểm \[T = 0,2s = \frac{T}{2}:x' = 4cm\]và khi đó thiết lập điện trường không đổi trong thời gian 0,2s

Vì \[\overrightarrow E \] hướng ra xa điểm cố định và điện tích q >0 nên \[\overrightarrow {{E_d}} \uparrow \uparrow \overrightarrow E \]

⇒ Vị trí cân bằng khi có điện trường lệch ra xa điểm cố định 

\[{x_0} = \frac{{qE}}{k} = 0,01m = 1cm\]

⇒ Biên độ khi có điện trường: A₁ = A₀+ x₀= 4 + 1 = 5cm

Điện trường không còn sau \[0,2s = \frac{T}{2}\]vật sẽ dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng ban đầu

⇒ Biên độ trong giai đoạn này: A₂= A₁+ x₀ = 6cm

⇒ Tốc độ cực đại: \[{v_{\max }} = \omega {A_2} = \frac{{2\pi }}{{0,4}}.6 = 30\pi \left( {cm/s} \right)\]

Đáp án cần chọn là: D