Trong quá trình dao động lực đàn hồi cực đại tác dụng vaò điểm treo là 2 N.. Khi vật dao động thì lực kéo cực đại và lực nén cực đại của lò xo lên giá treo lần lượt là: 4N và.[r]
(1)Dạng 4: LỰC TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA I CƠ SỞ LÍ THUYẾT
Hợp lực tác dụng vào vật: F mamx,, m2Acos(t)
Nguyên nhân làm cho lắc lò xo dao động điều hịa có lực phục hồi F kx
1 Xét lắc lò xo nằm ngang.
Lực đàn hồi tác dụng vào lăc có độ lớn F k x • Lực đàn hồi cực đại: FMax = kA (Vật VT biên) • Lực đàn hồi cực tiểu: FMin = (Vật VT CB)
2 Con lắc lò xo treo thẳng đứng.
Lực đàn hồi tác dụng lên lắc trình dao động
( )
F k l x (Chiều dương lắc hướng xuống) Hoặc F k l x( )(Chiều dương lắc hướng lên)
(l độ biến dạng lị xo vật cân bằng) Lực có: + Phương thẳng đứng
+ Chiều ngược với hướng biến dạng lò xo + Độ lớn F k l x (hoặcF k l x )
Trong q trình dao động có lúc lực đàn hồi lực nén (lị xo có chiều dài ngắn chiều dài tự nhiên), có lúc lực đàn hồi lực kéo(lị xo có chiều dài, dài chiều dài tự nhiên) Ta cần phân biệt trường hợp sau đây:
a Trường hợp 1: A <l (Biên độ dao động nhỏ độ biến dạng lị xo VTCB) Trong q trình dao động lắc sinh lực kéo
• Lực kéo đàn hồi cực đại: FMax = k(A + l) lúc lị xo có chiều dài lớn • Lực kéo đàn hồi cực tiểu: FMin = k(l - A) lúc lò xo chiều dài ngắn
b Trường hợp 2: A >l(Biên độ dao động lớn độ biến dạng lị xo VTCB). • Lực kéo đàn hồi cực đại: FMax = k(A + l) lúc lị xo có chiều dài lớn
• Lực nén đàn hồi cực đại: FMin = k(A - l) lúc lò xo chiều dài ngắn • Lực đàn hồi cực tiểu: FMin = (Vật x = - l)
c Trường hợp 3: A =l(Biên độ dao động độ biến dạng lị xo VTCB). • Lực kéo đàn hồi cực đại: FMax = k(A + l) lúc lò xo có chiều dài lớn
• Lực đàn hồi cực tiểu: FMin = (Vật x = - l) II PHƯƠNG PHÁP
Khi gặp toán lắc lị xo nằm ngang việc giải toán dễ dàng Ở ta trọng để giải nhanh toán lực lắc lò xo treo thẳng đứng Ta thực bước sau đây:
Bước 1: Xác định độ biến dạng l
mg l
k
g l
Bước 2: Thực tính tốn theo u cầu đề ra:
• Nếu tốn tìm lực kéo đàn hồi cực đại dù trường hợp (A l hay A <l) FMax = k(A + l)
• Nếu tốn tìm lực nén đàn hồi cực đại (A >l) thì FMax = k(A - l)
• Nếu tốn tìm lực đàn hồi cực tiểu ta cần so sánh A với l
+ Nếu A l FMin = 0 + Nếu A <lthì FMin = k(l - A)
III BÀI TẬP MẪU
Bài 1: Một lắc lị xo gồm nặng có khối lượng m = 200g lị xo có độ cứng k = 100N/m Cho vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ A Tìm lực kéo đàn hồi cực đại, lực nén đàn hồi cực đại, lực đàn hồi cực tiểu trường hợp:
a. A = 1,5cm
(2)Bài 2: Một vật có khối lượng m = 200g treo vào lị xo có độ cứng k = 50N/m Kéo vật xuống VTCB đoạn 3cm truyền cho vận tốc 20 3cm s/ phương Tìm lực đàn hồi lớn nhất, nhỏ trình dao động lắc
Bài 3: Vật có khối lượng m = 1kg treo vào đầu lị xo có hệ số đàn hồi k, vật dao động theo pt: x = 10cos
π (2 t )
6 cm
.Tính lực phục hồi, lực đàn hồi lò xo thời điểm t = 1s Biết trục 0x có chiều dương hướng xuống, gốc toạ độ vị trí cân
V BÀI TẬP VỀ NHÀ
Bài 1: Một vật có khối lượng m = 1kg, treo vào lị xo có hệ số đàn hồi k, phương trình dao động vật có dạng: x 12cos 5 t 3)
cm Tính lực đàn hồi, lực phục hồi cực tiểu, cực đại tác dụng vào vật trình lắc dao động
Bài 2: Vật có khối lượng m = 100g, treo vào lị xo có độ cứng k dao động với phương trình:
10 cos ( , )
x t cm s .
1 Tính giá trị cực đại lực phục hồi
(3)Dạng 4: LỰC TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
Câu : Trong dao động điều hồ lắc lị xo
A. Khi lị xo có chiều dài ngắn lực đàn hồi có giá trị nhỏ
B. Khi lị xo có chiều dài cực đại lực đàn hồi có giá trị cực đại
C. Khi lị xo có chiều dài ngắn vận tốc có giá trị cực đại
D. Khi lị xo có chiều dài cực đại vận tốc có giá trị cực đại
Câu 2: Tìm kết luận sai về lực tác dụng lên vật dao động điều hồ
A. ln hướng vị trí cân B. chiều vận tốc
C. chiều với gia tốc D. ngược dấu với li độ
Câu 3: Trong dao động điều hồ vật đổi chiều chuyển động
A. Lực tác dụng đạt giá trị cực đại B. Lực tác dụng có độ lớn
C. Lực tác dụng đổi chiều D. Lực tác dụng có giá trị nhỏ
Câu 4: Một lắc lò xo nằm ngang dao động điều hịa với biên độ 8cm chu kì 0,5s khối lượng vật m = 0,4kg Lực đàn hồi cực đại tác dụng lên vật
A. 4N B. 4,5N C. 5,12N D. 3N
Câu 5: Một lắc lò xo treo thẳng đứng có k = 40N/m, m = 100g dao động điều hòa với biên độ 2,5cm Lấy g = 10m/s2 Lực cực tiểu tác dụng vào điểm treo là
A 1N B 0,5N C.0N D 0,2N
Câu 6: Một lắc lò xo treo thẳng đứng dao động với biên độ 4cm, chu kỳ 0,5s Khối lượng nặng 400g Lấy π2 = 10, cho g = 10m/s2
a. Giá trị lực đàn hồi cực đại tác dụng vào nặng
A 6,56N B 2,56N C 256N D 656N
b. Giá trị lực đàn hồi cực tiểu tác dụng vào nặng
A 6,56N B N C. 1,44N D 65N
Câu : Con lắc lò xo treo thẳng đứng, lị xo có khối lượng khơng đáng kể Hịn bi vị trí cân kéo xuống theo phương thẳng đứng đoạn 3cm thả cho dao động Hịn bi thực 50 dao động 20s Cho g = 2 = 10m/s2 Tỉ số độ lớn lực đàn hồi cực đại lực đàn hồi cực tiểu lò xo dao động
A 5 B 4 C 7 D 3
Câu : Một vật treo vào lị xo làm dãn 4cm Cho g = 10m/s2 = 2 biết lực đàn hồi cực đại cực tiểu 10N 6N Chiều dài tự nhiên lò xo 20cm Chiều dài cực tiểu cực đại lò xo trình dao động
A. 25cm 24cm B. 24cm 23cm C. 26cm 24cm D. 25cm 23cm
Câu 9: Một chất điểm có khối lượng m = 50g dao động điều hồ đoạn thẳng MN = 8cm với tần số f = Hz Khi t = chất điểm qua vị trí cân theo chiều dương Lấy π2=10 thời điểm t1/12s, lực gây chuyển động chất điểm có độ lớn
A 10 N B √3 N C.1N D 10√3N
Câu 10: Một vật có m=100g dao động điều hồ với chu kì T=1s, vận tốc vật qua VTCB vo=10 cm/s Lấy 2=10 Hợp lực cực đại tác dụng vào vật là
A. 0,2N B. 4,0N C. 2,0N D. 0,4N
Câu 11 : Một lắc lị xo dao động điều hồ theo phương thẳng đứng với tần số góc 20rad/s vị trí có gia tốc trọng trường g =10m/s2 Khi qua vị trí x = 2cm, vật có vận tốc v = 40 3cm/s Lực đàn hồi cực tiểu lò xo q trình dao động có độ lớn
A. 0,1N B. 0,4N C. 0N D. 0,2N
Câu 12: Một lò xo nhẹ đầu gắn cố định, đầu gắn vật nhỏ m Chọn trục Ox thẳng đứng, gốc O vị trí cân vật chiều dương hướn xuống Vật dao động điều hoà Ox với phương trình
x =10cos(10t -2
)cm, lấy g =10m/s2, vật vị trí cao lực đàn hồi lị xo có độ lớn là
(4)Câu 13: Một lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nặng có khối lượng m=100g lị xo khối lượng khơng đáng kể Chọn gốc toạ độ VTCB, chiều dương hướng lên Biết lắc dao động theo phương trình: x =
4cos(10t-2
)cm Lấy g=10m/s2 Độ lớn lực đàn hồi tác dụng vào vật thời điểm vật quãng đường s =3cm (kể từ t=0)
A. 1,2N B. 0,9N
C. 1,1N D. 2N
Câu 14 :Con lắc lò xo khối lượng m = 2kg dao động điều hồ theo phương nằm ngang Vận tốc vật có độ lớn cực đại 0,6m/s Chọn thời điểm t = lúc vật qua vị trí x0 = 2cm theo chiều dương động Tính chu kỳ dao động lắc độ lớn lực đàn hồi thời điểm t = 20
s
A. T = 0,314s; F = 3N B T = 0,628s; F = 6N C. T = 0,628s; F = 3N D. T = 0,314s; F = 6N
Câu 15: Một vật khối lượng kg dao động điều hòa với phương trình: x = 10cos( t 2) cm Lực phục hồi tác dụng lên vật vào thời điểm 0,5s
A. 0,5 N B. 2N C. 1N D. 0N
Câu 16: Vật có khối lượng 200g treo vào lị xo có độ cứng 100N/m Kích thích lắc dao động với biên độ 3cm, cho g =10m/s2 Lực đàn hồi cực đại cực tiểu lò xo là
A. 3N, 1N B. 5N, 1N C. 3N, 0N D. 5N, 0N
Câu 17: Một lắc lò xo thẳng đứng có chiều dài tự nhiên l0 =30cm, k=100N/m, khối lượng vật 200g, lượng dao động 80mJ Tìm chiều dài cực đại cực tiểu lò xo?
A. 35cm 25cm B. 40cm 20cm C. 36cm 28cm D. 34cm 26cm
Câu 18: Con lắc lị xo có độ cứng k = 100 N/m dđđh theo phương thẳng đứng Cho biết độ dãn lò xo VTCB cm Mặt khác, độ dãn cực đại lò xo dao động cm Độ lớn lực đàn hồi lị xo có chiều dài ngắn
A. B. N C. N D. N
Câu 19 : Một lắc lị xo bố trí nằm ngang, vật dao động điều hoà với biên độ A = 10 cm, chu kì T = 0,5 s Biết khối lượng vật nặng m = 250g, lấy π2=10 Lực đàn hồi cực đại tác dụng lên vật có giá trị giá trị
A. 0,4 N B. 0,8 N C. N D. N
Câu 20 : Treo vật nặng m = 200g vào đầu lị xo có độ cứng k =100N/m Đầu lại lò xo cố định Lấy g = 10m/s2 Từ vị trí cân nâng vật theo phương thẳng đứng đến vị trí lị xo khơng bị biến dạng thả nhẹ Lực cực đại cực tiểu mà lò xo tác dụng vào điểm treo
A. N B. N C. N N D 8 N N
Câu 21 : Một lị xo có độ cứng k, treo thẳng đứng có chiều dài tự nhiên l0 = 20 cm Khi vật vị trí cân lị xo có chiều dài 22 cm Kích thích cho vật dao động điều hoà với biên độ cm Trong trình dao động lực đàn hồi cực đại tác dụng vaò điểm treo N Khối lượng vật nặng
A. 0,4 kg B. 0,2 kg C. 0,1 kg D. 10 g
Câu 22 : Một lắc lị xo treo thẳng đứng nơi có gia tốc rơi tự g=10m
s2 , có độ cứng lò xo 50N
k m
Khi vật dao động lực kéo cực đại lực nén cực đại lò xo lên giá treo là: 4N
2N Vận tốc cực đại vật ( lực nén cực đại F = k(A- Δl¿
A. 60√5 cm/s B. 30 √5 cm/s C. 40 √5 cm/s
D. 50 √5 cm/s
Câu 23: Một vật có khối lượng m = 1kg dao động điều hoà theo phượng ngang với phương trình x = 10 cos( π t-2)
cm Lấy 2=10 Lực phục hồi tác dụng lên vật vào thời điểm 0,5s là
A. 2N B. N C. 0,5N D.
Câu 24: Một lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng 0,1 kg lị xo có độ cứng k = 40N/m treo thẳng đứng Con lắc dao động với biên độ 3cm.Lấy g =10m/s2 Lực cực đại tác dụng vào điểm treo
A. 2,2N B. 0,2N C 0,1N D tất sai
Câu 25: Một lắc lò xo có m = 200g dao động điều hồ theo phương đứng Chiều dài tự nhiên lò xo lo = 30cm Lấy g =10m/s2 Khi lị xo có chiều dài 28cm vận tốc khơng lúc lực đàn hồi có độ lớn 2N Năng lượng dao động vật
(5)