con lắc lò xo chịu tác dụng của ngoại lực: lực điện trường, lực ma sát. có lời giải, đáp án. bài tập nâng cao dành cho học sinh giỏi
00 BIẾN CỐ XẢY RA VỚI CON LẮC LÒ XO DẠNG 1: BIẾN CỐ LỰC ĐIỆN Câu 1: Một lắc lò xo nằm ngang gồm vật nặng tích điện 4μC lị xo có độ cứng 25N/m Khi vật nằm cân bằng, cách điện mặt bàn nhẵn xuất tức thời điện trường khơng gian có hướng dọc theo trục lị xo Sau lắc dao động đoạn thẳng dài 8cm Độ lớn cường độ điện trường A 5.105 V/m B 1,25.105 V/m C 106 V/m D 2,5.105 V/m Giải: Δl = A = Δl = => E Câu 2: Một vật nhỏ mang điện tích 6μC gắn vào lị xo có độ cứng 24N/m tạo thành lắc lị xo nằm ngang Kích thích cho lắc dao động với biên độ 5cm Khi vật nặng qua vị trí cân bằng, người ta bật điện trường theo phương ngang dọc trục lò xo có cường độ 2.105 V/m Biên độ dao động lắc sau A 10 cm B cm C cm D cm Giải Ban đầu vật dđ đh quanh vị trí cân TN (lị xo khơng biến dạng) Tốc độ vật qua vị trí CB vmax = ωA Sau xuất điện trường, vị trí cân O cách vị trí cân cũ đoạn Δl = = 5cm Vật có li độ x = Δl = 5cm tốc độ v = vmax = ωA = ω.5 (cm/s) => A’ = = cm Câu 3: Một lắc lị xo gồm lị xo có độ cứng 40N/m cầu kim loại nhỏ có khối lượng 0,4 kg mang điện tích μC dao động điều hịa theo phương nằm ngang khơng ma sát Khi vật qua vị trí cân với tốc độ 40 cm/s xuất điện trường theo phương ngang dọc theo trục lị xo có cường độ điện trường 3,2.105 V/m Cơ lắc sau có điện trường A 0,064 J B 0,128 J C 0,256 J D 0,032 J Câu 4: Một lắc lị xo gồm cầu nhỏ có khối lượng 100g mang điện tích 2,5 μC lị xo có độ cứng 25 N/m dao động mặt phẳng nằm ngang không ma sát Người ta kéo vật tới vị trí lị xo dãn 4cm thả nhẹ thời điểm t0 = 0; đến thời điểm t = 0,2s, thiết lập điện trường không đổi khoảng thời gian 0,2s Biết điện trường có phương ngang dọc trục lò xo hướng xa điểm cố định cường độ cường độ 105 V/m Lấy g = 10 m/s2; π2 = 10 Tốc độ cực đại cầu đạt sau A 35π cm/s B 30π cm/s C 25π cm/s D 20π cm/s Câu 5: Một lắc lò xo treo thẳng đứng gồm lị xo nhẹ có độ cứng 60 N/m vật nhỏ có khối lượng 150g mang điện tích μC Ban đầu vật dao động điều hòa với biên độ cm theo phương thẳng đứng Khi vật qua vị trí lị xo dãn 1,5 cm, người ta thiết lập điện trường thẳng đứng hướng lên có cường độ E = 106 V/m Lấy g = 10m/s2 Biên độ dao động sau A cm B 12 cm C cm D cm Câu 6: Một lắc lò xo gồm cầu nhỏ có khối lượng 100g lị xo có độ cứng 40 N/m đặt mặt phẳng nằm ngang không ma sát Vật nhỏ nằm yên vị trí cân bằng, t = 0, tác dụng lực F = 2N lên vật nhỏ hình vẽ cho lắc dao động điều hòa đến thời điểm t = s ngừng tác dụng lực F Dao động điều hịa lắc sau khơng cịn lực F tác dụng có giá trị biên độ A cm B cm C cm D cm E (104 V/m) Câu 7: Một lắc lò xo gồm lị xo nhẹ có độ cứng 40 N/m vật nhỏ 12 có khối lượng 160g tích điện q = 8.10-5 C nằm mặt phẳng nhẵn Hệ đứng yên người ta thiết lập điện trường có đường sức phương với trục lò xo hướng theo chiều dãn lò xo Độ lớn cường độ điện trường phụ thuộc vào thời gian mơ tả đồ thị hình bên Lấy g = 10 m/s2; π2 = 10 Kể từ t = tới t = 5s, vật nhỏ quãng đường A 60 cm B 100 cm t (s) C 120 cm D 200 cm Giải O1 O4 O2 O3 O5 TN Chu kì: T = 0,4s Δl Khoảng thời gian giai đoạn Δt = 1s = 2T + VTCB giai đoạn O1, O2, O3, O4, O5 Δl = = cm Ban đầu t = vật TN Từ t = đến t = 1s: vật 10 Δl = 40 cm dừng lại tức thời O2 t = 1s Từ t = 1s đến t = 2s: vật đứng yên O2 Từ t = 2s đến t = 3s: vật 10 Δl = 40 cm dừng lại tức thời O4 t = 3s Từ t = 3s đến t = 4s: vật đứng yên O4 Từ t = 4s đến t = 5s: vật 10 Δl = 40 cm dừng lại tức thời X t = 5s Vậy vật 120 cm Câu 8: Một lắc lị xo gồm lị xo nhẹ có độ cứng 100 N/m vật nhỏ có khối lượng 100g tích E (105 V/m) điện q = μC nằm mặt phẳng ngang nhẵn Hệ đặt điện trường có đường sức phương với trục lò xo hướng theo chiều dãn lò xo; độ lớn cường độ điện trường phụ thuộc vào thời gian mơ tả đồ thị hình bên Tại t = 0, vật thả nhẹ vị trí lị xo dãn cm Kể từ t = tới t = 5s, vật nhỏ quãng đường A 16 cm B 17 cm C 20 cm D 26 cm Giải 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Chu kì T = 0,2 s TN O O N P O M O Khoảng thời gian giai đoạn Δl Δt = 0,1s = VTCB giai đoạn O1, TN, O2, TN, O3 Δl = cm Ban đầu t = vật M Từ t = đến t = 0,1s: vật cm dừng lại tức thời N t = 0,1s Từ t = 0,1s đến t = 0,2s: vật cm dừng lại tức thời O3 t = 0,2s Từ t = 0,2s đến t = 0,3s: vật cm dừng lại tức thời O1 t = 0,3s Từ t = 0,3s đến t = 0,4s: vật cm dừng lại tức thời P t = 0,4s Từ t = 0,4s đến t = 0,5s: vật cm dừng lại tức thời Q t = 0,5s Vậy vật 26 cm t (s) DẠNG 2: BIẾN CỐ LỰC MA SÁT Câu 1: Một lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 0,02 kg lị xo có độ cứng N/m Vật nhỏ đặt giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục lò xo Hệ số ma sát trượt giá đỡ vật nhỏ 0,1 Ban đầu giữ vật vị trí lị xo bị nén 10 cm bng nhẹ để lắc dao động tắt dần Lấy g = 10 m/s2 Tốc độ lớn vật nhỏ đạt trình dao động A 10 cm/s B 20 cm/s C 40 cm/s D 40 cm/s Câu 2: Một lắc lò xo nằm ngang gồm vật nhỏ khối lượng 0,1 kg lị xo có độ cứng 10 N/m Từ vị trí lị xo khơng biến dạng, kéo vật đến vị trí lị xo dãn cm buông nhẹ Hệ số ma sát trượt vật mặt phẳng ngang 0,05 Lấy g = 10 m/s2 Tốc độ vật 12 cm kể từ lúc thả A 40 cm/s B 10 cm/s C 20 cm/s D 30 cm/s Q ... vật 26 cm t (s) DẠNG 2: BIẾN CỐ LỰC MA SÁT Câu 1: Một lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 0,02 kg lị xo có độ cứng N/m Vật nhỏ đặt giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục lò xo Hệ số ma sát trượt giá... Câu 8: Một lắc lị xo gồm lị xo nhẹ có độ cứng 100 N/m vật nhỏ có khối lượng 100g tích E (105 V/m) điện q = μC nằm mặt phẳng ngang nhẵn Hệ đặt điện trường có đường sức phương với trục lò xo hướng... giữ vật vị trí lị xo bị nén 10 cm bng nhẹ để lắc dao động tắt dần Lấy g = 10 m/s2 Tốc độ lớn vật nhỏ đạt trình dao động A 10 cm/s B 20 cm/s C 40 cm/s D 40 cm/s Câu 2: Một lắc lò xo nằm ngang gồm