1 con lắc lò xo nâng cao 1

PHÁC ĐỒ LÝ – INBOX ĐĂNG KÍ HỌC TÀI LIỆU HỌC TẬP ÔN THI MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC 2023 - 2024 NÂNG CAO CON LẮC LÒ XO – SỐ Câu 1: [VĐP] Gắn vật có khối lượng 400 g vào đầu lại lò xo treo thẳng đứng vật cân lị xo dãn đoạn cm Từ vị trí cân kéo vật xuống đoạn cm thả nhẹ cho vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng Kể từ lúc thả vật đến lúc vật đị đoạn 15 cm, lúc lực tác dụng lên điểm treo lực kéo hay lực đẩy ? Độ lớn ? Lấy gia tốc trọng trường g = 10 m/s2 A đẩy 3,2 N B đẩy 1,6 N C kéo 1,6 N D kéo 3,2 N Hướng dẫn + Theo đề ta có:   0, 05  m  + Độ cứng lò xo: k  mg  80  N / m   + Từ vị trí cân kéo vật xuống đoạn cm thả nhẹ  A = cm + Khi thả vật biên dương (biên dưới), để quãng đường 15 cm vật phải đến vị trí x = - cm Tại vị trí lị xo nén nên lực đàn hồi lực đẩy + Độ lớn lực đàn hồi lúc là: Fdh  k   x  80 0, 05  0, 07  1,  N   Chọn B -8 -7 O S = 15 x Câu 2: [VĐP] Một lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều theo phương thẳng đứng với phương trình x = 5cos10t (x tính cm, t tính giây) Khối lượng vật nặng m = 100 g Lấy g = 10 m/s Xác định độ lớn chiều lực mà lò xo tác dụng vào điểm treo lắc vật vị trí cao A F = 1,5 N hướng lên B F = 0,5 N hướng xuống C F = D F = 0,5 hướng lên Hướng dẫn mg g   0,1 m   10  cm   A   cm   q trình dao động lị xo ln dãn + Ta có:   k  + Khi vật vị trí cao (ở biên trên) lị xo dãn nên lực đàn hồi hướng vào lị xo Vì tác dụng vào điểm treo nên lực hướng xuống + Độ lớn lực đàn hồi: Fdh  k   A  m   A  0,5  N   Chọn B Câu 3: [VĐP] Một lắc lò xo treo thẳng đứng vào điểm O nơi có gia tốc rơi tự 10 m/s Khi vật dao động điều hịa lực nén cực đại lên điểm treo O N lực kéo cực đại lên điểm treo O N Xác định gia tốc cực đại vật A 30 m/s2 B 30 m/s2 C 40 m/s2 D 10 m/s2 Hướng dẫn + Lực nén cực đại vật cao (lò xo nén nhiều nhất): FN en _ m a x  k  A     (1) + Lực kéo cực đại vật thấp (lò xo dãn nhiều nhất): Thầy Vũ Đình Phúc – Gv chuyên luyện thi vật lý 10 – 11 – 12 - Trang | 1- PHÁC ĐỒ LÝ – INBOX ĐĂNG KÍ HỌC TÀI LIỆU HỌC TẬP ÔN THI MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC 2023 - 2024 FK eo _ m a x  k   + Lấy (2) chia (1) ta có:  A  (2)  0A   A  3 A + Gia tốc cực đại: amax   A  g g A  3   0  3g  30  m / s   Chọn A Câu 4: [VĐP] Một lắc lị xo có k = 100 N/m treo thẳng đứng, đầu gắn với giá treo, đầu gắn với vật m = 250 g Kéo vật xuống vị trí cân đoạn cm truyền cho tốc độ 40 cm/s hướng lên Gốc thời gian lúc truyền vận tốc Chiều dương trục Ox hướng xuống Lấy g = 10 (m/s 2) Tìm cơng lực đàn hồi lò xo khoảng từ t1   120 s đến t2   30 s A -0,08 J B 0,08 J C 0,1 J D 0,02 J Hướng dẫn + Tần số góc:   k  20  rad / s  m  40  + Biên độ dao động: A  x        cm   20   v2 + Lúc t = vật qua x = cm theo chiều âm (truyền vận tốc 40 cm/s hướng lên) nên: 2  cos         x  cos  20t    cm   3  v       x1  cos  20 120       + Li độ t1 t2 là:   x  cos  20      4  cm   0, 04  m     30   mg  0, 025  m  + Độ biến dạng lò xo vật VTCB:   k + Công lực đàn hồi vật từ x1 đến x2: 2 Adh  k    x1      x2    0, 02 J  Chọn D   Câu 5: [VĐP] Một hệ gồm lị xo có độ cứng k1 = 60 N/m, k2 = 40 N/m đầu gắn cố định, đầu lại gắn vào vật m dao động điều hồ theo phương ngang hình vẽ Khi trạng thái cân lò xo k1 bị nén cm Lực đàn hồi tác dụng vào m vật có li độ cm m k1 x k2 Hình a A 1,0 N B 2,2 N C 0,6 N D 3,4 N Hướng dẫn Thầy Vũ Đình Phúc – Gv chuyên luyện thi vật lý 10 – 11 – 12 - Trang | 2- PHÁC ĐỒ LÝ – INBOX ĐĂNG KÍ HỌC TÀI LIỆU HỌC TẬP ÔN THI MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC 2023 - 2024 + Vì vật cân mà lò xo nén nên lò xo dãn Gọi  vật VTCB Ta có: k1 01  k2  02  02  02 độ biến dạng lò xo  1 cm  lò xo dãn    cm  01  0, 03  m   lò xo dãn cm + Nên vật x = cm  lò xo nén   Fdh1  k1  0,  N  + Độ lớn lực đàn hồi lò xo:   Fdh  k2   1,  N  + Vì Fđh1 lực đẩy, cịn Fđh2 lực kéo nên hai lực ngược chiều nhau, đó, lực đàn hồi tác dụng lên vật là: Fdh  Fdh  Fdh1  1 N   Chọn A Câu 6: [VĐP] (THPT quốc gia 2017) Cho hai vật dao động điều hòa dọc theo hai đường thẳng song song với trục Ox Vị trí cân vật nằm đường thẳng vng góc với trục Ox O Trong hệ trục vng góc xOv, đường (1) đồ thị biểu diễn mối quan hệ vận tốc li độ vật 1, đường (2) đồ thị biểu diễn mối quan hệ vận tốc li độ vật (hình vẽ) Biết lực kéo cực đại tác dụng lên hai vật trình dao động Tỉ số khối lượng vật với khối lượng vật v (1) O x (2) 27 B C 27 D A Hướng dẫn  x1max  A1  A 1   x2max  A2  A + Từ đồ thị ta có:   V1max  3vmax  1 A1    1 A1  1 9   V 2 A2 2  2max  vmax  2 A2   2 + Lại có: Fhp1 max  Fhp1 max  m112 A1  m222 A2  m2 12 A1 1 m2    92  27  Chọn C  2  m1 2 A2 m1 Câu 7: [VĐP] Hai vật khối lượng gắn vào hai lò xo dao động điều hòa tần số pha Có biên độ A1 A2 biết A2 = 2A1 Khi dao động có động 0,24 J dao động 0,2 J Hỏi dao động có động 0,2 J dao động ? A 0,2 J B 0,29 J C 0,36 J D 0,24 J Hướng dẫn  x1  A cos t     x2  x1 + Vì hai dao động pha nên:   x2  A cos t    Thầy Vũ Đình Phúc – Gv chuyên luyện thi vật lý 10 – 11 – 12 - Trang | 3- PHÁC ĐỒ LÝ – INBOX ĐĂNG KÍ HỌC TÀI LIỆU HỌC TẬP ÔN THI MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC 2023 - 2024 + Vì tính bởi: Wt  kx  Wt  4Wt1 (1)   Wt1  0, 05 J  W1  Wđ  Wt1  0, 29  J  + Khi Wt  0, J    Wt/2  0,36  J   Chọn C + Khi Wđ/  0, J  Wt/1  W1  Wđ/  0, 09  J   Câu 8: [VĐP] Hai vật khối lượng gắn vào hai lò xo dao động điều hịa theo phương trình  x1  A cos t Khi dao động có động 0,48 J dao động 0,04 J Hỏi dao động có   x2  A cos t    động 0,04 J dao động có động ? A 0,04 J B 0,16 J C 0,15 J D 0,01 J Hướng dẫn   x1  A cos t  x1  A cos t + Theo đề ta có:    x1  2 x2   x2  A cos t     x2   A cos t x1   x2  W  kx   Wt1  4Wt 1 t  + Ta có:  A1  A2  W  kA2  W1  4W2      Wt1  0,16 J  W1  Wđ  Wt1  0, 64  J  + Khi Wt  0, 04 J    Wt/2  0,15  J  + Khi Wđ/  0, 04 J  Wt/1  W1  Wđ/  0,  J   W1  0,16  J   Wd/  W2  Wt/2  0, 01 J   Chọn D Câu 9: [VĐP] Con lắc lị xo gồm vật nặng có khối lượng m = 400 g treo vào lị xo có độ cứng k dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với lượng W = 25 mJ Ở thời điểm t = vật có li độ x = -1 cm vận tốc có độ lớn 25 cm/s hướng theo chiều âm Lấy g = 10 m/s2 Nếu điểm treo lò xo lắc chịu lực kéo tối đa N phải kích thích cho lắc dao động theo phương thẳng đứng với biên độ thỏa mãn điều kiện sau để lò xo không bị tuột khỏi điểm treo A  A   cm  cm + Theo (2) ta có: W2  B  A   cm  cm C  A  1,5  cm  cm D  A   cm  cm Hướng dẫn + Lực kéo tác dụng lên điểm treo lực đàn hồi + Vì lị xo treo thẳng đứng nên lực đàn hồi là: Fđh  k    x   m    x  + Để lò xo khơng bị tuột thì:  m g g 9  1   A    g  m   m  Fđh max   m   + Ta có:  0  A   A  Thầy Vũ Đình Phúc – Gv chuyên luyện thi vật lý 10 – 11 – 12 (1) (2) - Trang | 4- PHÁC ĐỒ LÝ – INBOX ĐĂNG KÍ HỌC TÀI LIỆU HỌC TẬP ÔN THI MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC 2023 - 2024 2W 1 2 m  A    A     A2  2 m 8 v v2  3   x2  + Mặt khác, t = ta có: A2  x    8  1 1        v2    0, 252   625  x 8  0, 01   + Lại có: W     A (3)    10   0, 02  m    cm   A   cm   625  0,   Chọn A Câu 10: [VĐP] Một vật dao động điều hịa với biên độ A chu kì T, tới vị trí cân Biết lúc t = vật biên dương Sau khoảng thời gian t vật 0,36 J, tiếp khoảng thời gian t vật cách T A vị trí cân khoảng (biết t  ) Xác định vật 8 A 0,36 J B 0,64 J C 0,72 J D 2,88 J Hướng dẫn + Lúc t = vật biên dương suy phương trình có dạng: x  A cos t + Sau thời gian t vật có li độ là: x1  A cos t + Sau thời gian 2t vật có li độ là: A x2  A cos  2t    A cos  2t   cos  2t   8 1 1  cos 2t  + Lại có: Wt1  kx12  kA2 cos t  kA2   2 2  1  1/   0,36  kA2   kA  0, 64  J   Chọn B 2   Câu 11: [VĐP] (ĐH năm 2014) Một lắc lò xo gồm lò xo nhẹ vật nhỏ khối lượng 100 g dao động điều hòa theo phương ngang, mốc tính vị trí cân Từ thời điểm t1 = đến t2 =  s, động 48 lắc tăng từ 0,096 J đến giá trị cực đại giảm 0,064 J Ở thời điểm t2, lắc 0,064 J Biên độ dao động lắc A 5,7 cm B 7,0 cm C 8,0 cm D 3,6 cm Hướng dẫn + Dễ nhận thấy thời điểm t2 động nên x2   A 2 + Cơ lắc: W  Wd  Wt  0,064  0,064  0,128 J + Thế t1: Wt1  W  Wd1  0,128  0,096  0,032 J  Wt1 A   x1   Wd + Vì từ t1 đến t2 động tăng từ Wđ1 đến cực đại giảm Wđ2 nên vật phải từ x1 đến vị trí cân đến x2 ta có: Thầy Vũ Đình Phúc – Gv chun luyện thi vật lý 10 – 11 – 12 - Trang | 5- PHÁC ĐỒ LÝ – INBOX ĐĂNG KÍ HỌC TÀI LIỆU HỌC TẬP ÔN THI MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC 2023 - 2024 t2  t1  T T  7T      T     20  rad / s  12 48 24 10 2W m A2  A    cm   Chọn C m Câu 12: [VĐP] Một lắc lò xo dao động điều hịa với vật nặng có khối lượng 400 g Từ thời điểm t đến thời điểm t1 + (s) động lắc tăng từ 60 mJ đến giá trị cực đại sau giảm 20 mJ Biết rằng, thời điểm t1 dao động vật 20 mJ Lấy 2 = 10 Biên độ dao động lắc A cm B 10 cm C 20 cm D cm Hướng dẫn + Vì động t2 t1 nên ta có: T   T  1 s     2  rad / s  (1) 4 + Cơ lắc: W  60  20  80  mJ   0, 08  J  + Lại có: W  2W 10  1 m A2   A     m / s    A  0,1 m  m 5  Chọn B Câu 13: [VĐP] (THPT quốc gia năm 2016) Hai lắc lò xo giống hệt đặt mặt phẳng nằm ngang Con lắc thứ lắc thứ hai dao động điều hòa pha với biên độ 3A A Chọn mốc lắc vị trí cân Khi động lắc thứ 0,72 J lắc thứ hai 0,24 J Khi lắc thứ 0,09 J động lắc thứ hai A 0,32 J B 0,08 J C 0,01 J D 0,31 J Hướng dẫn + Ta có: W   x1  A cos t  Wt1  9Wt + Theo đề x1 x2 pha nên:   x  A cos  t   W1  9W2 1  2   Wt1  2,16  J  + Khi Wt  0, 24  J      W1  Wt1  Wđ  2,88  J    W2  0,32  J    Wt/2  0, 01 J  + Khi Wt/1  0, 09  J    Wđ/  W2  Wt/2  0,32  0, 01  0,31 J   Chọn D Câu 14: [VĐP] Một vật dao động điều hòa với biên độ A chu kì T, tới vị trí cân Biết lúc t = vật biên dương Sau khoảng thời gian t vật 0,36 J, tiếp khoảng thời gian t vật cịn cách T 5T A vị trí cân khoảng (biết t  ) Hỏi tiếp tục đoạn động vật bao 8 nhiêu? A 0,64 J B 0,24 J Thầy Vũ Đình Phúc – Gv chuyên luyện thi vật lý 10 – 11 – 12 - Trang | 6- PHÁC ĐỒ LÝ – INBOX ĐĂNG KÍ HỌC TÀI LIỆU HỌC TẬP ÔN THI MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC 2023 - 2024 C 0,4 J D 0,36 J Hướng dẫn + Lúc t = vật biên dương suy phương trình có dạng: x  A cos t + Sau thời gian t vật có li độ là: x1  A cos t + Sau thời gian 2t vật có li độ là: x2  A cos  2t   A  A cos  2t   cos  2t   8 + Lúc vật qua + Lại có: Wt1  2 1  cos 2t  kx1  kA cos t  kA2   2 2   0,36  + Sau A 1 theo chiều âm nên: 2t   arccos   8 1  1/  kA   kA  0, 64  J  2   5T (kể từ 2t) vật có li độ là:   5T   .5T   x  A cos   2t     A cos  2t        5   x  A cos  2t       5    A cos  arccos      0, 613A  8   + Thế lúc vật là: Wt  2 kx  kA  0, 613  0, 24  J  2 + Do động lúc là: Wd  W  Wt  0,  J   Chọn C Câu 15: [VĐP] Một lắc lò xo dao động điều hòa với biên độ A Khi vật nặng vừa khỏi vị trí cân đoạn S động chất điểm 0,091 J Đi tiếp đoạn 2S động 0,019 J thêm đoạn S ( A  3S ) động vật A 96 mJ B 48 mJ C 36 mJ D 32 mJ Hướng dẫn 1 + Động vật: Wđ = W  Wt  kA2  kx 2 1 + Khi vừa qua VTCB đoạn s x = S nên: 0, 091  kA2  kS (1) 2 Thầy Vũ Đình Phúc – Gv chuyên luyện thi vật lý 10 – 11 – 12 - Trang | 7- PHÁC ĐỒ LÝ – INBOX ĐĂNG KÍ HỌC TÀI LIỆU HỌC TẬP ÔN THI MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC 2023 - 2024 (2) kA  kS 2 2   X  kA  0,1 J  + Giải hệ hai phương trình (1) (2) ta có:  Y  kS  0, 009  J   + Đi tiếp đoạn 2S x = 3S nên: 0, 019  + Ta có: A 0,1 10 10    A S S 0, 009 3  sau quãng đường 4S vật cách VTCB đoạn: 10  10 10    x  A   4S  S   S   4S  S   S  3    1   64 64 + Thế là: Wt1  kx  k  S   kS  0, 009  0, 064  J  2 3  9 + Động là: Wd  W  Wt1  0,1  0, 064  0, 036  J   36  mJ   Chọn C Câu 16: [VĐP] Một lắc lò xo đặt nằm ngang dao động điều hòa với biên độ A chu kì T Sau khoảng thời gian T kể từ lúc vật qua vị trí cân theo chiều dương giữ đột ngột điểm lị xo lại Biên độ dao động 12 vật sau giữ tính theo A ? Biết hệ số đàn hồi lò xo tỉ lệ nghịch với chiều dài lò xo A A A B A C A D Hướng dẫn T A + Lúc t = vật qua VTCB theo chiều dương nên sau thời gian vật đến x  Tại vị trí 12 2 1  A W , lúc giữ lị xo  nửa chiều dài lò xo  nửa Wt  kx  k    2 2 W W nên phần lượng là: W  t  W  W + Cơ cịn lại sau là: W1  W  W  W  8 71  k1 A12  kA  k1 A12  kA2 (1) 82 + Vì giữ lị xo nên chiều dài lại:   2  k1  2k + Vì độ cứng tỉ lệ nghịch với chiều dài nên: k1  k  + Thay (3) vào (1) ta có: A1  (2) (3) A  Chọn D Thầy Vũ Đình Phúc – Gv chuyên luyện thi vật lý 10 – 11 – 12 - Trang | 8- PHÁC ĐỒ LÝ – INBOX ĐĂNG KÍ HỌC TÀI LIỆU HỌC TẬP ƠN THI MÔN VẬT LÝ NĂM HỌC 2023 - 2024 Câu 17 : [VĐP] Con lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa với biên độ A Đầu B giữ cố định vào điểm 16 treo, đầu O gắn với vật nặng khối lượng m Khi vật chuyển động qua vị trí có động gấp lần giữ cố định điểm C lị xo với CO = 2BC Vật tiếp tục dao động với biên độ dao động bằng: A 22 A 20 B A 33 C 15 A 33 D A Hướng dẫn 16 9W Wđ  Wt  W Wt  Wt  25 + Chiều dài lò xo giữ BO, phần chiều dài là: BO BC  BO  CO  BO  BC  BC  W 3W + Vì chiều dài nên phần lượng đi: W  t  3 25 3W 22  W + Cơ lại sau là: W1  W  W  W  25 25 22 22  k1 A12  kA  k1 A12  kA (1) 25 25 + Vì giữ lò xo nên chiều dài lại:  (2) 3  2  k1  k + Vì độ cứng tỉ lệ nghịch với chiều dài nên: k1  k  (3) 2 A 33 + Thay (3) vào (1) ta có: A1   Chọn C 15 Câu 18: [VĐP] Con lắc lò xo co k = 60 N/m, chiều dài tự nhiên ℓ0 = 40 cm, treo thẳng đứng đầu gắn vào điểm C cố định, đầu gắn vật m = 300 g, vật dao động điều hòa với A = cm Khi lị xo có chiều dài lớn giữ cố định điểm M lò xo cách C 20 cm, lấy g = 10 m/s2 Sau lắc dao động với A 0,08 J B 0,045 J C 0,18 J D 0,245 J Hướng dẫn mg  0, 05  m    cm  + Độ biến dạng lò xo vật VTCB:   k + Chiều dài lớn lò xo: max     A  50  cm  + Khi Wđ  kA  0, 075  J  W 0, 075   0,15  J / m  + Mật độ đơn vị chiều dài giữ: w  0,5 + Cơ lò xo trước giữ lị xo: W  Thầy Vũ Đình Phúc – Gv chuyên luyện thi vật lý 10 – 11 – 12 - Trang | 9- PHÁC ĐỒ LÝ – INBOX ĐĂNG KÍ HỌC TÀI LIỆU HỌC TẬP ƠN THI MƠN VẬT LÝ NĂM HỌC 2023 - 2024 + Vì giữ điểm M cách C đoạn 20 cm nên chiều dài lại là: ℓ1 = ℓmax – 20 = 50 – 20 = 30 (cm) = 0,3 (m) + Năng lượng lại sau giữ cố định điểm M: W1  w  0,15.0,3  0, 045  J   Chọn B Câu 19: [VĐP] Một lắc lị xo nhẹ có chiều dài tự nhiên ℓ0 = 40 cm, treo thẳng đứng, có k = 100 N/m, nặng có khối lượng m = 100 g Chọn Ox trùng với trục lò xo, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ O trùng với vị trí cân vật Kích thích cho vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ 2 cm, lấy g = 10 m/s2 Lúc vật qua vị trí có tọa độ x = -1 cm, người ta giữ cố định lò xo điểm B cách điểm treo cố định 20 cm Độ lớn lực đàn hồi cực đại tác dụng lên vật sau lò xo bị giữ là: A 2,83 N B 4,87 N C 3,74 N D 3,83 N Hướng dẫn + Thế lị xo vật có tọa độ x = -1 cm: Wt  kx  5.103 J mg  0, 01 m   1 cm   cb     41 cm  + Ta có:   k + Chiều dài lò xo vật x = -1 cm là: ℓ = ℓcb + x = 40 cm + Lúc giữ điểm B cách điểm treo 20 cm  giữ lị xo  nửa lượng hay W lại lúc là: Wt1  t  2,5.103 J + Cơ trước giữ B là: W  kA2  0, 04  J  + Cơ sau giữ B là: W1  W  Wt1  0, 04  2,5.103  37,5.103  J  + Độ cứng lò xo sau giữ điểm B: k1 = 2k = 200 N/m + Biên độ lắc sau giữ lò xo là: 2W1 W1  k1 A12  A1    m k1 8000 + Lực đàn hồi cực đại: Fdh  max  k1   01  A1   k1  k1  A1   0,1.10  + Thay số ta có: Fđh-max = 200     4,87  N   Chọn B 200 8000   Câu 20: [VĐP] Con lắc lò xo nằm ngang Ban đầu kích thích cho dao động điều hịa với biên độ A Chọn mốc thời gian vật vị trí cân Tại điểm 5,25T (T chu kỳ) người ta giữ cố định điểm lò xo cho lắc dao động với giảm 25% với ban đầu Biên độ dao động vật A giảm % B tăng % C giảm 25% D tăng 25% Hướng dẫn 2 + Theo đề, ta có: W2  0, 75W1  k2 A2  0, 75k1 A1 (1)   A2  0, 75 A1 + Lực hồi phục biên: Fmax  k1 A1  k2 A2  + Vậy, biên độ giảm 25%  Chọn C Thầy Vũ Đình Phúc – Gv chuyên luyện thi vật lý 10 – 11 – 12 - Trang | 10-