Một lò xo nhẹ có độ cứng 20 N/m đầu trên được treo vào một điểm cố định, đầu dưới gắn với vật nhỏ A có khối lượng 100 g ; vật A nối với vật B có khối lượng 100 g bằng một sợi dây mêm, mảnh, nhẹ, không dãn và đủ dài. Từ vị trí cần bằng của hệ kéo vật B thẳng đứng xuống dưới một đoạn 24 cm rồi thả nhẹ để vật B đi lên với vận tốc ban đầu bằng 0. Bỏ qua mọi lực cản, lấy g=10 m/ s 2 . Khoảng thời gian tính từ lúc dây bị chùng lần đầu đến khi dây căng trở lại gần nhất với giá trị nào sau đây?

A.  

0,17 s

B.  

0,31 s

C.  

0,43 s

D.  

0,24 s

Đáp án đúng là: C

Giải thích đáp án:

Δl0=2mgk=2.0,1.1020=0,1m=10cm\Delta l_{0} = \dfrac{2 m g}{k} = \dfrac{2 . 0 , 1 . 10}{20} = 0 , 1 m = 10 c m
ω=k2m=202.0,1=10\omega = \sqrt{\dfrac{k}{2 m}} = \sqrt{\dfrac{20}{2 . 0 , 1}} = 10 (rad/s)
v0=ωA2Δl02=10(24)2(10)2=20119v_{0} = \omega \sqrt{A^{2} - \Delta l_{0}^{2}} = 10 \sqrt{\left(24\right)^{2} - \left(10\right)^{2}} = 20 \sqrt{119} (cm/s)
Tại vị trí lò xo không biến dạng thì dây chùng, vật A dao động quanh vị trí cân bằng mới, còn vật B bị ném lên thẳng đứng
ΔlA=mgk=0,1.1020=0,05m=5cm\Delta l_{A} = \dfrac{m g}{k} = \dfrac{0 , 1 . 10}{20} = 0 , 05 m = 5 c m
(ω)A=km=200,1=102\left(\omega\right)_{A} = \sqrt{\dfrac{k}{m}} = \sqrt{\dfrac{20}{0 , 1}} = 10 \sqrt{2} (rad/s)
(cm)
Chọn gốc tọa độ tại vị trí cân bằng mới, chiều dương hướng xuống
xA=263cos(102t+arccos5263)x_{A} = \sqrt{263} cos \left( 10 \sqrt{2} t + arccos \dfrac{- 5}{\sqrt{263}} \right)cm và xB=x0v0t+12gt2=l520119t+500t2x_{B} = x_{0} - v_{0} t + \dfrac{1}{2} g t^{2} = l - 5 - 20 \sqrt{119} t + 500 t^{2} cm
Khi dây căng trở lại thì 263cos(102t+arccos5263)=520119t+500t2t0,44s\sqrt{263} cos \left( 10 \sqrt{2} t + arccos \dfrac{- 5}{\sqrt{263}} \right) = - 5 - 20 \sqrt{119} t + 500 t^{2} \Rightarrow t \approx 0 , 44 s

Câu hỏi tương tự:


Đề thi chứa câu hỏi này:

ĐỀ THI THỬ TN THPT 2023 - MÔN VẬT LÝ - THPT Mỹ Lộc - Vụ Bản - Nam ĐỊnh.docxTHPT Quốc giaVật lý

1 mã đề 40 câu hỏi 50 phút

1,866 lượt xem 994 lượt làm bài