The Collectors

Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa tại nơi có...

Câu hỏi: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường $\text{g}={{\pi }^{2}}~\text{m}/{{\text{s}}^{2}}$. Chọn mốc thế năng đàn hồi ở vị trí lò xo không bị biến dạng, đồ thị của thế năng đàn hồi ${{\text{w}}_{dh}}$ theo thời gian t như hình vẽ. Thế năng đàn hồi tại thời điểm ${{t}_{0}}$, là
image5.png
A. $0,0612~\text{J}$
B. $0,227\mathbf{J}$
C. $0,0703~\text{J}$
D. $0,0756~\text{J}$
Phương pháp:
Sử dụng kĩ năng đọc đồ thị
Thế năng đàn hồi: ${{\text{W}}_{\text{dh}}}=\frac{1}{2}\text{k}\Delta {{l}^{2}}$
Sử dụng vòng tròn lượng giác và công thức: $\Delta \varphi =\omega \Delta t$
Cách giải:
Từ đồ thị ta thấy chu kì của con lắc là: T= 0,3 \left(s\right)
Tại thời điểm t = 0, thế năng đàn hồi của con lắc: ${{\text{W}}_{\text{dh}\max }}=0,68~\text{J}=\frac{1}{2}\text{k}{{\left(\Delta {{l}_{0}}+\text{A} \right)}^{2}}\Rightarrow \text{x}=\text{A}$
Tại thời điểm t = 0,1\left(s\right), thế năng đàn hồi của con lắc: ${{\text{F}}_{\text{dh min}}}=0=\frac{1}{2}\text{k}\Delta {{l}^{2}}\Rightarrow \Delta l=0\Rightarrow \text{x}=-\Delta {{l}_{0}}$
Từ thời điểm t = 0 đến t = 0,1s, góc quét được là: $\Delta \varphi =\omega \Delta \text{t}=\frac{2\pi }{\text{T}}\cdot \Delta \text{t}=\frac{2\pi }{0,3}\cdot 0,1=\frac{2\pi }{3}(\text{rad})$
Ta có VTLG:
image13.png

Từ VTLG, ta thấy: $-\Delta {{l}_{0}}=\text{A}\cos \frac{2\pi }{3}=-\frac{\text{A}}{2}\Rightarrow \Delta {{l}_{0}}=\frac{\text{A}}{2}$
Tại thời điểm t0​ có li độ $x=-A$, thế năng đàn hồi của con lắc là:
${{\text{W}}_{{{\text{t}}_{0}}}}=\frac{1}{2}\text{k}{{\left(\Delta {{l}_{0}}+\text{x} \right)}^{2}}=\frac{1}{2}\text{k}{{\left(\Delta {{l}_{0}}-\text{A} \right)}^{2}}$
Ta có tỉ số: $\frac{{{\text{W}}_{{{\text{t}}_{0}}}}}{~{{\text{W}}_{\text{dh}\max }}}=\frac{\frac{1}{2}\text{k}{{\left(\Delta {{l}_{0}}-\text{A} \right)}^{2}}}{\frac{1}{2}\text{k}{{\left(\Delta {{l}_{0}}+\text{A} \right)}^{2}}}=\frac{\frac{{{\text{A}}^{2}}}{4}}{\frac{9}{4}~{{\text{A}}^{2}}}\Rightarrow \frac{{{\text{W}}_{{{\text{t}}_{0}}}}}{0,68}=\frac{1}{9}\Rightarrow {{\text{W}}_{{{\text{t}}_{0}}}}=0,0756(~\text{J})$
Đáp án D.
 

Câu hỏi này có trong đề thi

Quảng cáo

Back
Top