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

    Một con lắc lò xo nằm ngang, vật có khối lượng m = 100g chuyển động không ma sát dọc theo trục của một lò xo cứng k = 25 N/m. Khi vật đang đứng yên tại vị trí lò xo không biến dạng thì bắt đầu tác dụng lực F có hướng và độ lớn không thay đổi, bằng 1 N lên vật như hình vẽ. Sau khoảng thời gian ∆t thì ngừng tác dụng lực. Biết rằng sau đó vật dao động với tốc độ cực đại bằng 20√30 cm/s. Nếu tăng gấp đôi thời gian tác dụng lực thì vận tốc cực đại sau khi ngừng tác dụng lực là

    • A. 
      60 √10 cm/s.
    • B. 
      20 √30 cm/s.
    • C. 
      40 √15 cm/s.
    • D. 
      40 √30 cm/s.

    Lời giải tham khảo:

    Đáp án đúng: B

    Ta có:

    • \(\omega  = \sqrt {\frac{k}{m}}  = \sqrt {\frac{{\left( {25} \right)}}{{\left( {{{100.10}^{ - 3}}} \right)}}}  = 5\sqrt {10} (rad/s)\)
    • \(\Delta {l_0} = \frac{F}{k} = \frac{{\left( 1 \right)}}{{\left( {25} \right)}} = 4cm\)

    Dưới tác dụng của lực F con lắc sẽ dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng mới A', với biên độ A' =4 cm.

    Giả sử, sau khoảng thời gian ∆t  vật đến vị trí cách vị trí lò xo không biến dạng (O) một đoạn . Lúc này:

    • li độ của vật so với vị trí cân bằng mới \(x' = \Delta {l_0} + x = x - 4\).
    • vận tốc của vật \({v^2} = {\omega ^2}\left[ {{A^2} - {{\left( {x'} \right)}^2}} \right] = {\omega ^2}\left[ {{4^2} - {{\left( {x - 4} \right)}^2}} \right]\)

    Ngừng tác dụng của lực thì con lắc lại dao động quanh vị trí lò xo không biến dạng với biên độ A', trong đó:

    •  \({v_{max}} = \omega A' \to A' = \frac{{{v_{max}}}}{\omega } = \frac{{\left( {20\sqrt {30} } \right)}}{{\left( {5\sqrt {10} } \right)}} = 4\sqrt 3 \) cm.
    • \(\begin{array}{l}
      {{A'}^2} = {x^2} + \left[ {{4^2} - {{\left( {x - 4} \right)}^2}} \right] \to {v_{max}} = \omega A' \to A' = \frac{{{v_{max}}}}{\omega } = \frac{{\left( {20\sqrt {30} } \right)}}{{\left( {5\sqrt {10} } \right)}} = 4\sqrt 3 \\
       \Rightarrow {\left( {4\sqrt 3 } \right)^2} = {x^2} + \left[ {{4^2} - {{\left( {x - 4} \right)}^2}} \right] \Rightarrow x = 6cm
      \end{array}\)

    → So với vị trí cân bằng mới vật đi đến vị trí x' = 2 cm thì ngừng lực tác dụng → khoảng thời gian tương ứng là:

    \(\Delta t = \frac{T}{4} + \frac{T}{{12}} = \frac{T}{3}\)

    → Tăng gấp đôi thời gian \(\Delta t' = \Delta t = \frac{{2T}}{3}\), lúc này vật đi qua vị trí x'=2 cm nhưng theo chiều âm, kết quả là khi ngừng lực tác dụng thì tốc độ cực đại sau đó của con lắc vẫn là \({v_{max}} = 20\sqrt {30} \) cm/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