Bài tập con lắc đơn trong điện trường, vật lí 11 ĐIỆN TRƯỜNG
Con lắc đơn gồm quả nặng treo vào sợi dây không dãn, một đầu cố định một đầu có thể dao động tự do.
Lý thuyết cần nhớ để giải Bài tập con lắc đơn trong điện trường
Điều kiện để con lắc đơn chịu tác dụng của lực điện nằm cân bằng
$\vec{F}+\vec{P}+\vec{T}=\vec{0}$
=> $\vec{F}+\vec{P} = -\vec{T}$
Trong đó:
- $\vec{F}$: Lực điện trường (N)
- $\vec{P}$: trọng lực (N)
- $\vec{T}$: lực căng của dây treo
Góc tạo bởi con lắc đơn và phương thẳng đứng
$\tan \alpha = \dfrac{F}{P}$
Bài tập con lắc đơn trong điện trường
Bài tập 1: Một quả cầu có khối lượng m = 0,1 g mang điện tích q = 10-8 được treo bằng một sợi dây không giãn và đặt vào điện trường đều E→ có đường sức nằm ngang. Khi quả cầu cân bằng, dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 45°, lấy g = 10 m/s2. Tính:
a. Độ lớn của cường độ điện trường.
b. Tính lực căng dây.
Tại vị trí cân bằng, vật chịu tác dụng của ba lực như hình vẽ.
Bài tập 2. Điện trường giữa hai bản kim loại thẳng đứng, tích điện trái dấu có độ lớn bằng nhau và có cường độ 4900 V/m. Xác định khối lượng của hạt bụi đặt trong điện trường này nếu nó mang điện tích q = 4.10-10C và ở trạng thái cân bằng dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 30°.
Bài tập 3. Quả cầu khối lượng m = 0,25g mang điện tích q = 2,5.10-9C được treo bởi một sợi dây và đặt vào trong một điện trường đều \[\vec{E}\] có phương nằm ngang và có độ lớn E =106V/m. Tính góc lệch của dây treo so với phương thẳng đứng cho g = 10m/s2
Bài tập 4. Một quả cầu khối lượng m = 4,5kg treo vào một sợi dây dài 2m. Quả cầu nằm trong điện trường có \[\vec{E}\] như hình vẽ. Biết d =1m; E = 2000V/m. Lấy g = 10m/s2
a/ Biểu diễn các lực tác dụng lên quả cầu
b/ Tính điện tích của quả cầu
c/ Tính độ lớn của lực căng dây.
Bài tập 5. Một con lắc đơn gồm một quả cầu tích điện dương khối lượng √3 g buộc vào sợi dây mảnh cách điện. Con lắc treo trong điện trường đều có phương nằm ngang với cường độ điện trường 10000V/m, tại nơi có g = 9,8m/s2. Khi vật ở vị trí cân bằng sợi dây lệch α = 30o so với phương thẳng đứng. Xác định điện tích của quả cầu.
Bài tập 6. Một quả cầu nhỏ khối lượng m = 1g mang điện tích q = 10-6C được treo bằng một sợi dây không dãn vào một điểm cố định và đặt vào điện trường đều \[\vec{E}\] có đường sức như hình vẽ. Biết E = 104V/m và α = 60o lấy g =10m/s2
a/ Tính góc φ hợp bởi dây treo và phương thẳng đứng khi quả cầu cân bằng.
b/ Sức căng T của dây treo.
Bài tập 7. Có 4 quả cầu nhỏ giống hệt nhau, mỗi quả khối lượng m, điện tích q. Treo 4 quả vào điểm O bằng một sợi dây mảnh cách điện dài ℓ. Khi cân bằng, bốn điện tích nằm tại 4 đỉnh của hình vuông ABCD cạnh a = ℓ.
a/ Tính lực điện do ba điện tích đặt tại A, B, C, D tác dụng lên điện tích đặt tại C theo q, ℓ và hằng số điện k.
b/ Tính giá trị của q theo m, ℓ và gia tốc trọng trường g.
Áp dụng bằng số ℓ = 20cm, m = (1 + 2√2)gam; g = 10m/s2
