Một lò xo nhẹ, làm bằng vật liệu cách điện có độ cứng k = 50 N/m, một đầu

38/40

Một lò xo nhẹ, làm bằng vật liệu cách điện có độ cứng \({\rm{k}} = 50{\rm{\;N}}/{\rm{m}}\), một đầu được gắn cố định, đầu còn lại gắn vào quả cầu nhỏ tích điện \({\rm{q}} = 5\mu {\rm{C}}\), khối lượng \({\rm{m}} = 50{\rm{\;g}}\). Quả cầu có thể dao động không ma sát dọc theo trục lò xo nằm ngang. Từ vị trí cân bằng, kéo vật tới vị trí lò xo dãn \(4{\rm{\;cm}}\) rồi thả nhẹ. Sau khi vật dao động được \(0,1{\rm{\;s}}\) thì thiết lập một điện trường không đổi, điện trường này chỉ tồn tại trong thời gian \(0,1{\rm{\;s}}\). Biết rằng điện trường có phương nằm ngang, hướng ra xa điểm cố định và có cường độ \({10^5}\)\({\rm{V}}/{\rm{m}}\). Lấy \(g = 10 \approx {\pi ^2}{\rm{\;m}}/{{\rm{s}}^2}\). Trong quá trình dao động, gia tốc cực đại mà quả cầu đạt được bằng

\(30{\rm{\;m}}/{{\rm{s}}^2}\).

\(60{\rm{\;m}}/{{\rm{s}}^2}\).

\(40{\rm{\;m}}/{{\rm{s}}^2}\).

\(50{\rm{\;m}}/{{\rm{s}}^2}\).

Giải thích

Một lò xo nhẹ, làm bằng vật liệu cách điện có độ cứng k = 50 N/m, một đầu (ảnh 1)

\(\omega = \sqrt {\frac{k}{m}} = \sqrt {\frac{{50}}{{0,05}}} = 10\sqrt {10} \approx 10\pi \) (rad/s)

\(\alpha = \omega \Delta t = 10\pi .0,1 = \pi \)

\(F = qE = {5.10^{ - 6}}{.10^5} = 0,5\) (N)

\(OO' = \frac{F}{k} = \frac{{0,5}}{{50}} = 0,01m = 1cm \to A' = 4 + 1 = 5cm \Rightarrow A'' = 5 + 1 = 6cm\)

\({a_{\max }} = {\omega ^2}A'' = {\left( {10\sqrt {10} } \right)^2}.6 = 6000cm/{s^2} = 60m/{s^2}\). Chọn B