Cho hệ gồm lò xo nhẹ có độ cứng k = 20 N/m, vật M có khối lượng 30 g được nối với vật N có khối lượng 150 g bằng một sợi dây không giãn vắt qua ròng rọc như hình vẽ. Bỏ qua mọi ma sát, khối lượng dây và ròng rọc không đáng kể. Ban đầu giữ vật M tại vị trí để lò xo không biến dạng và N cách xa mặt đất. Thả nhẹ M để hai vật cùng chuyển động, sau 0,2 s thì dây bị đứt. Sau khi dây đứt, vật M dao động điều hòa với biên độ A. Lấy g = 10 m/s2, π2 = 10. Biên độ A là

A.  

15,46 cm.

B.  

10,61 cm.

C.  

8,22 cm.

D.  

11,55 cm.

Đáp án đúng là: D

Giải thích đáp án:

Giai đoạn 1: ω=kmM+mN=200,03+0,15=1010310π3\omega = \sqrt{\dfrac{k}{m_{M} + m_{N}}} = \sqrt{\dfrac{20}{0 , 03 + 0 , 15}} = \dfrac{10 \sqrt{10}}{3} \approx \dfrac{10 \pi}{3} (rad/s)
A=mNgk=0,15.1020=0,075m=7,5cmA = \dfrac{m_{N} g}{k} = \dfrac{0 , 15 . 10}{20} = 0 , 075 m = 7 , 5 c m
α=ωΔt=10π3.0,2=2π3x=A2=7,52=3,75cm\alpha = \omega \Delta t = \dfrac{10 \pi}{3} . 0 , 2 = \dfrac{2 \pi}{3} \rightarrow x = \dfrac{A}{2} = \dfrac{7 , 5}{2} = 3 , 75 c m
v=ωA_2x2=10103.7,523,(75)2=12,530v = \omega \sqrt{A \_{}^{2}- x^{2}} = \dfrac{10 \sqrt{10}}{3} . \sqrt{7 , 5^{2} - 3 , \left(75\right)^{2}} = 12 , 5 \sqrt{30} (cm/s)
Giai đoạn 2: (ω)M=kmM=200,03=20153\left(\omega\right)_{M} = \sqrt{\dfrac{k}{m_{M}}} = \sqrt{\dfrac{20}{0 , 03}} = \dfrac{20 \sqrt{15}}{3} (rad/s)
AM=xM2+(v(ω)M)2=(7,5+3,75)2+(12,5302015/3)211,56cmA_{M} = \sqrt{x_{M}^{2} + \left( \dfrac{v}{\left(\omega\right)_{M}} \right)^{2}} = \sqrt{\left( 7 , 5 + 3 , 75 \right)^{2} + \left( \dfrac{12 , 5 \sqrt{30}}{20 \sqrt{15} / 3} \right)^{2}} \approx 11 , 56 c m. Chọn D

Câu hỏi tương tự:


Đề thi chứa câu hỏi này:

96. Đề thi thử TN THPT VẬT LÝ 2024 - Sở Phú Thọ. (Có lời giải chi tiết)THPT Quốc giaVật lý

1 mã đề 40 câu hỏi 40 phút

5,636 lượt xem 3,024 lượt làm bài