Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa tại nơi có g=10 m/ s 2 . Chọn chiều dương hướng thẳng đứng từ trên xuống. Bỏ qua mọi lực cản. Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng của quả nặng. Hình vẽ bên là một phần các đường cong biểu diễn mối liên hệ giữa thế năng trọng trường và động năng của quả nặng theo thời gian. Biết t 2 - t 1 = 13 π 240 s . Xét một chu kì, trong thời gian lò xo giãn thì tốc độ trung bình của quả nặng gần nhất với giá trị nào sau đây?

A.  

. 138 cm/s

B.  

. 121 cm/s

C.  

. 112 cm/s

D.  

. 115 cm/s

Đáp án đúng là: A

Giải thích đáp án:

Tại t 1 thì Wtt1Wttmax=mgx1mgA=x1A=12x1=A2\dfrac{W_{t t 1}}{W_{t t max}} = \dfrac{- m g x_{1}}{m g A} = - \dfrac{x_{1}}{A} = - \dfrac{1}{2} \Rightarrow x_{1} = \dfrac{A}{2} và đang đi đến biên dương
Tại t 2 thì Wd2W=1(x2A)2=24x2=A22\dfrac{W_{d 2}}{W} = 1 - \left( \dfrac{x_{2}}{A} \right)^{2} = \dfrac{2}{4} \Rightarrow x_{2} = - \dfrac{A \sqrt{2}}{2} và đang đi đến biên âm
ω=αΔt=arccos12+arccos2213π/240=20rad/s\omega = \dfrac{\alpha}{\Delta t} = \dfrac{arccos \dfrac{1}{2} + arccos \dfrac{- \sqrt{2}}{2}}{13 \pi / 240} = 20 r a d / s
Δl0=g(ω)2=10(20)2=0,025m=2,5cm\Delta l_{0} = \dfrac{g}{\left(\omega\right)^{2}} = \dfrac{10}{\left(20\right)^{2}} = 0 , 025 m = 2 , 5 c m
WttmaxWdmax=mgA12kA2=Δl012A=24A=4Δl0=10cm\dfrac{W_{t t max}}{W_{d max}} = \dfrac{m g A}{\dfrac{1}{2} k A^{2}} = \dfrac{\Delta l_{0}}{\dfrac{1}{2} A} = \dfrac{2}{4} \Rightarrow A = 4 \Delta l_{0} = 10 c m
vtb=st=2(Δl0+A)2ωarccos(Δl0A)=2(2,5+10)220arccos(2,510)137,1cm/sv_{t b} = \dfrac{s}{t} = \dfrac{2 \left( \Delta l_{0} + A \right)}{\dfrac{2}{\omega} arccos \left( - \dfrac{\Delta l_{0}}{A} \right)} = \dfrac{2 \left( 2 , 5 + 10 \right)}{\dfrac{2}{20} arccos \left( - \dfrac{2 , 5}{10} \right)} \approx 137 , 1 c m / s. Chọn A

Câu hỏi tương tự:


Đề thi chứa câu hỏi này:

87. Đề thi thử TN THPT VẬT LÝ 2024 - Sở Thanh Hóa. (Có lời giải chi tiết)THPT Quốc giaVật lý

1 mã đề 40 câu hỏi 40 phút

5,779 lượt xem 3,087 lượt làm bài