Một con lắc đơn gồm một sợi dây nhẹ không dãn và một vật nhỏ khối lượng 100g, mang điện tích q. Ban đầu, con lắc dao động điều hòa với chu kỳ T0 tại một nơi rất gần mặt đất trong điện trường đều với vec tơ cường độ điện trường có phương thẳng đứng, chiều hướng xuống và độ lớn 6000V/m. Bây giờ, đưa con lắc lên độ cao 1km so với mặt đất và ra khỏi điện trường thì thấy chu kỳ của con lắc vẫn là T0. Lấy bán kính Trái Đất là 6400km, gia tốc trọng trường tại mặt đất là 9,8m/s2 và coi nhiệt độ không đổi khi lên cao. Giá trị của q bằng
Suy nghĩ trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGia tốc trọng trường tại mặt đất: \(g=\frac{GM}{{{R}^{2}}}\)
Gia tốc trọng trường tại độ cao h là: \(g=\frac{GM}{{{(R+h)}^{2}}}\Rightarrow \frac{{{g}_{h}}}{g}={{\left( \frac{R}{R+h} \right)}^{2}}\Rightarrow {{g}_{h}}=9,7969m/{{s}^{2}}\)
Khi con lắc chịu tác dụng của lực điện \(\overrightarrow{{{g}_{hd}}}=\overrightarrow{g}+\overrightarrow{a}\)
Mà điện trường có phương thẳng đứng nên ghd = g ± a
Để chu kỳ dao động của con lắc không đổi thì ggh = gh < g
Vậy nên g – a = gh => a = 3,1.10-3 m/s2 và hướng lên nên q > 0
và F = qE = ma => q = 5,1.10-8C = 5,1nC
Chọn D
Đề thi thử THPT QG năm 2022 môn Vật Lý
Trường THPT Chuyên Bạc Liêu