OPTADS360
AANETWORK
AMBIENT
YOMEDIA
Banner-Video
IN_IMAGE
  • Câu hỏi:

    Con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm lò xo nhẹ có độ cứng 100N/m, đầu trên lò xo cố định, đầu dưới gắn vật nhỏ có khối lượng 400g. Kích thích để con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương trình thẳng đứng, chọn mốc thế năng trùng với vị trí cân bằng của vật. Tại thời điểm t (s), con lắc có thế năng 356mJ, tại thời điểm t + 0,05(s) con lắc có động năng 288mJ, cơ năng của con lắc không lớn hơn 1J. Lấy  π2 =10. Trong 1 chu kì dao động, khoảng thời gian lò xo nén là

    • A. 
      \(\frac{1}{3}s\)
    • B. 
      \(\frac{2}{15}s\)
    • C. 
      \(\frac{3}{10}s\)
    • D. 
      \(\frac{4}{15}s\)

    Lời giải tham khảo:

    Đáp án đúng: B

    + Chu kì dao động \(T=2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}=0,4\text{s}\)

    + Tại thời điểm t: \({{x}_{1}}=A\cos \varphi \Rightarrow {{W}_{{{t}_{1}}}}=\frac{kx_{1}^{2}}{2}=\frac{k{{A}^{2}}}{2}{{\cos }^{2}}\varphi =0,256J\) \(\Leftrightarrow \frac{k{{A}^{2}}}{2}\frac{1+\cos 2\varphi }{2}=0,256J\) (1)

    + Tại thời điểm \(t+0,05s=t+\frac{T}{8}:\)

    \({{x}_{2}}=A\cos \left( \varphi +\frac{\pi }{4} \right)\Rightarrow {{W}_{{{t}_{2}}}}=W-{{W}_{{{d}_{2}}}}=\frac{1}{2}k{{A}^{2}}-{{W}_{{{d}_{2}}}}=\frac{k{{A}^{2}}}{2}{{\cos }^{2}}\left( \varphi +\frac{\pi }{4} \right)\)

    \(\Leftrightarrow \frac{k{{A}^{2}}}{2}-0,288=\frac{k{{A}^{2}}}{2}{{\left( \cos \varphi .\cos \frac{\pi }{4}-\sin \varphi .\sin \frac{\pi }{4} \right)}^{2}}\)

    \(\Leftrightarrow \frac{k{{A}^{2}}}{2}-0,288=\frac{k{{A}^{2}}}{2}\frac{1}{2}{{(\cos \varphi -\sin \varphi )}^{2}}\)

    \(\Leftrightarrow \frac{k{{A}^{2}}}{2}-0,288=\frac{k{{A}^{2}}}{4}(1-\sin 2\varphi )\) (2)

    Từ (1) và (2) ta có:

    \(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} \frac{k{{\text{A}}^{2}}}{4}(1+\cos 2\varphi )=0,256 \\ \frac{k{{\text{A}}^{2}}}{4}(1+\sin 2\varphi )=0,288 \\ \end{array} \right.\) \(\Rightarrow \frac{1+\sin 2\varphi }{1+\cos 2\varphi }=\frac{0,288}{0,256}=\frac{9}{8}\)

    \(\Rightarrow 1+9\cos 2\varphi =8\sin 2\varphi \Leftrightarrow {{(1+9\cos 2\varphi )}^{2}}={{(8\sin 2\varphi )}^{2}}=64\left( 1-{{\cos }^{2}}2\varphi  \right)\)

    \(\Leftrightarrow 145{{\cos }^{2}}2\varphi +18\cos 2\varphi -63=0\)

    \(\Rightarrow \left( \begin{array}{*{35}{l}} \cos 2\varphi =\frac{3}{5}\Rightarrow \text{W}=0,32J(\text{tm}) \\ \cos 2\varphi =\frac{-21}{29}\Rightarrow \text{W}=1,856(loa\ddot{i}i) \\ \end{array} \right.\)

    Với \(\text{W}=0,32\text{J}=\frac{1}{2}k{{\text{A}}^{2}}\Rightarrow A=0,08\text{m}\)

    Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng: \(\Delta {{l}_{0}}=\frac{mg}{k}=0,04m\)

    Thời gian lò xo nén trong một chu kì: 

    \({{t}_{nen}}=\frac{2\alpha }{\omega }\) với \(\cos \alpha =\frac{\Delta {{l}_{0}}}{A}=\frac{0,04}{0,08}=\frac{1}{2}\Rightarrow \alpha =\frac{\pi }{3}\Rightarrow {{t}_{nen}}=\frac{2\frac{\pi }{3}}{5\pi }=\frac{2}{15}s\)

    Hãy trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án và lời giải

Câu hỏi này thuộc đề thi trắc nghiệm dưới đây, bấm vào Bắt đầu thi để làm toàn bài

ADSENSE/
QUẢNG CÁO
 

 

CÂU HỎI KHÁC

NONE
OFF