Hai vật A và B có cùng khối lượng 1(kg) và có kích thước nhỏ, được nối với nhau bằng một sợi dây mảnh, nhẹ, không dẫn điện dài 20cm vật B tích điện tích q = 10^-6(C). Vật A được gắn vào một đầu lò xo nhẹ có độ cứng k = 10 (N/m), đầu kia của lò xo cố định. Hệ được đặt nằm ngang trên mặt bàn nhẵn trong một điện trường đều có cường độ điện trường E = 2.10⁵ (V/m) hướng dọc theo trục lò xo. Ban đầu hệ nằm yên, lò xo bị dãn. Cắt dây nối hai vật, vật B rời ra chuyển động dọc theo ...

Phương pháp giải:

Tần số góc của con lắc lò xo: ω=km

Độ lớn lực điện: F_d = E.q

 Độ lớn lực đàn hồi của lò xo: Fdh=k∆l

Định luật II Niu – tơn: F = m.a

Quãng đường chuyển động thẳng nhanh dần đều: s = v₀t + at²/2

Giải chi tiết:

Ban đầu nối hai vật bằng dây dẫn, lực điện tác dụng lên vật B có độ lớn bằng độ lớn lực đàn hồi tác dụng lên vật A:

Fd=Fdh⇒qE=k∆l⇒∆l=qEk=0,02(m)=2(cm)

Cắt dây nối hai vật, hai vật chuyển động không vận tốc đầu, vật A ở biên dương

Biên độ dao động của vật A là: A =∆l = 2 (cm)

Tần số góc dao động của con lắc lò xo là: ω=km=101=10=π (rad/s)

Chọn gốc tọa độ tại VTCB của vật A

Phương trình dao động của vật A là: xA=2cosπt (cm)

Tại thời điểm1,5s, li độ của vật A là: x_A = 0

Vật B chuyển động với gia tốc: a=Fdm=qEm=0,2 (m/s2)=20 (cm/s2)

Phương trình chuyển động của vật B là: xB=A+∆x+v0t+at22=22+10t2

Tọa độ của vật B ở thời điểm 1,5s là: x_B = 22 + 10.1,5² = 44,5 (cm)

Khoảng cách giữa hai vật là: d=xB-xA=44,5 cm