Cõu 1 : Một con lắc lũ xo nằm ngang gồm vật nặng tớch điện q = 20 àC và lũ xo cú độ cứng k = 10 N/m. Khi vật đang nằm cân bằng, cách điện, trên mặt bàn nhẵn thì xuất hiện tức thời một điện trường đều trong không gian bao quanh có hướng dọc theo trục lò xo. Sau đó con lắc dao động trên một đoạn thẳng dài 4 cm. Độ lớn cường độ điện trường E là
A. 2.104 V/m. B. 2,5.104 V/m. C. 1,5.104 V/m. D.104 V/m.
Vì chiều dài đoạn thẳng dao động là 4cm. suy ra biên độ A = 2cm.
Khi vật m dao động hợp của lực điện trường và lực đàn hồi gây gia tốc a cho vật.
Tại vị trí biên, vật có gia tốc max.
Khi đú ta cú: Fđ - Fđh = m.amax ị qE - kA= m.ω2.A = m.
m
k .Aị qE = 2kA.
Suy ra E = 2.104 V/m
Câu 2: Một vật dao động điều hoà có li độ x = 2cos(2πt -23π) cm, trong đó t tính bằng giây (s). Kể từ lúc t = 0, lần thứ 2011 mà vật qua vị trí x = -1cm và có vận tốc âm là:
A. t = 2011s B. t = 2010,33s C. t = 2010s D. t = 2010,67s Giải
* Lúc t = 0, vật qua x = -1cm theo chiều dương.
* Mỗi chu kỳ, vật qua x = -1cm theo chiều âm 1 lần
* Vậy vật qua x = -1cm 2010 lần cần 2010 chu kỳ và trở lại x = -1cm theo chiều dương.
P u r F r
thêm một lần nữa, vật đi từ x = -1cm đến biên dương rồi quay lại x= -1cm theo chiều âm mất thời gian: 2.(12T +T4)= 23s
Tổng thời gian vật qua x =-1cm theo chiều âm 2011 lần là 2010T +23s = 2010,666667 s Câu 3: một con lắc lò xo có m=200g dao động điều hòa thao phương thẳng đứng.chiều dài tự nhiên lò xo l0=30cm .lấy g=10m/s2. Khi lò xo có chiều dài 28cm thì vận tốc bằng không và lúc đó lực đàn hồi có độ lớn 2N. Năng lượng dao động của vật là:
A: 1,5J B:0,1 N C:0,08J D:0,02J
Giải: Độ cứng lũ xo: Fdh = =2 k. lD =k.(0,3 0, 28)- ị k 100N / m= Tại VTCB ∆ =l mgk =2cm⇒ =A 4cm⇒W= 12100. 0, 04( )2 =0,08J
Câu 4: Một vật nặng có khối lượng m, điện tích q = + 5. 10-5 (C) được gắn vào lò xo có độ cứng k = 10 N/m tạo thành con lắc lò xo nằm ngang . Điện tích trên vật nặng không thay đổi khi con lắc dao động và bỏ qua mọi ma sát. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa với biên độ 5cm . Tại thời điểm vật nặng đi qua vị trí cân bằng và có vận tốc hướng ra xa điểm treo lò xo, người ta bật một điện trường đều có cường độ E = 104 V/m , cùng hướng với vận tốc của vật. Khi đó biên độ dao động mới của con lắc lò xo là:
A. 10cm. B. 7,07cm. C. 5cm. D. 8,66cm.
Giải
Động năng của vật khi đi qua vị trí cân bằng (khi chưa có điện trường)
=
2 2
0 1
mv kA
2 = 2
Vị trí cân bằng mới (khi có thêm điện trường) lò xo biến dạng một đoạn:
l qE 0, 05m 5cm
∆ = k = = = A1
Ở thời điểm bắt đầu có điện trường có thể xem đưa vật đến vị trí lò xo có độ biến dạng Δl và truyền cho vật vận tốc v0. Vậy năng lượng mới của hệ là
2 2 2 2
2 0 1
2 1
kA k( l) mv kA
W 2 A A 2 7, 07cm
2 2 2 2
= = ∆ + = ⇒ = =
.
Câu 5: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox. Tốc độ trung bình của chất điểm tương ứng với khoảng thời gian thế năng không vượt quá ba lần động năng trong một nửa chu kỳ là 300 3cm/s. Tốc độ cực đại của dao động là
A. 400 cm/s. B. 200 cm/s. C. 2π m/s. D. 4π m/s.
Giải: Khi Wt =3Wd 3 2 x A
⇒ = khoảng thời gian thế năng không vượt quá ba lần động năng
trong một nửa chu kỳ là là khoảng thời gian 3 2 x < A
Là T T
6 + =6 T A 3 A 3
S A 3
3 ⇒ = 2 + 2 = Tốc độ trung bình: v S A 100T
= t⇒ =
∆ `
max
v A. 100T.2 200 cm / s 2 m / s T
⇒ = ω = π= π = π
Câu 6 : Hai lò xo nhẹ k1,k2 cùng độ dài được treo thẳng đứng đầu trên cố định, đầu dưới có treo các vật m1 và m2 (m1=4m2) Cho m1 và m2 dao động với biên độ nhỏ theo phương thẳng đứng, khi đó chu kì dao động của chúng lần lượt là T1=0,6s và T2=0,4s. Mắc hai lò xo k1, k2
thành một lò xo dài gấp đôi, đầu trên cố định, đầu dưới treo vật m2. Tần số dao động của m2
khi đó bằng
A 2,4 Hz B 2Hz C 1Hz D 0,5Hz Giải:
* 1 1
1
2 m 0,6
T s
π k
= = mà m1=4m2 1 2
1
2 4m 0,6
T s
π k
= = (1)
* 2 2
2
2 m 0, 4
T s
π k
= = (2)
* Từ (1) và (2) (chia 2 vế và rút gọn ) k2= 9
16 k1 (3)
A 3 A 2 A 3 O
2
A−
− T
6 T 6
* Mắc hai lò xo k1, k2 thành một lò xo dài gấp đôi, đầu trên cố định, đầu dưới treo vật m2 thì
được một lò xo mới có độ cứng là 1 2 1 1 1 1
1 2
1 1
. 9
. 16 9 0,36
9 25
16 k k
k k k k k
k k k k
= = = =
+ + ( công thức ghép nối
tiếp lò xo ) 2 2
1
2 2
0,36
m m
T = π k = π k (4)
* Từ (4) và (1) T=0,5s Tần số f=2HZ Đáp án B
Câu 7: Một lò xo nhẹ có độ cứng k, một đầu treo vào một vào một điểm cố định , đầu dưới treo vật nặng 100g . Kéo vật nặng xuống dưới theo phương thẳng đứng rồi thả nhẹ. Vật dao động điều hòa theo phương trình: x=5coss4πt (cm) lấy g=10m/s2
Và π2=10. Lực dùng để kéo vật trước khi dao động có độ lớn
A 0,8N B 1,6N C 6,4 N D 3,2 N Giải:
* Thay t=0 vào PT dao động của vật có x=5cm Tức là người ta đã kéo vật đến vị trí x=5cm (Xuống dưới VTCB 5cm )rồi thả nhẹ
* Mặt khác tại VTCB lò xo giãn 0 2 2 2
10 0,0625 (4 )
mg mg g
l m
k mω ω π
∆ = = = = =
Tại vị trí mà người ta giữ vật (x=5cm) lò xo giãn ∆ = ∆ + =l l0 x 0,0625 0,05 0,1125+ = m
Lực mà người ta giữ = Fđh của lò xo - Trọng lực P=
2 0,1.(4 ) .0,1125 0,1.10 0,82
k l m∆ = ω ∆ =l π − = N
( Vì trọng lực góp phần kéo vật xuống ) Đáp án A
Câu 8: Một con lắc lò xo có tần số góc riêng ω = 25 rad/s, rơi tự do mà trục lò xo thẳang đứng, vật nặng bên dưới. Ngay khi con lắc có vận tốc 42cm/s thì đầu trên lò xo bị giữ lại.
Tính vận tốc cực đại của con lắc.
A. 60cm/s B. 58cm/s C. 73cm/s D. 67cm/s
Giải: Khi hệ rơi tự do, lò xo ở trạng thái không bị biến dạng (trạng thái không trọng lượng).
Lúc vật đang có vân tốc v0 = 42 cm/s thì đầu trên lò xo bị giữ lại, vật sẽ dao động quanh VTCB với tần số góc ω = 25 rad/s; vTCB cách vị trí của vật lúc lò xo được giữ là
x0 = ∆l = mgk .
Vận tốc cực đại của con lắc được xác định theo công thức:
2
2
mvmax
= 2
2
mv0
+ 2 ) ( l 2
k ∆ ⇒ vmax2 = v02 + m
l k(∆ )2
Với ω = m k ⇒
m k = 12
ω và ∆l = mgk .= 2 ω
g = 10002
ω (cm)
2
vmax= v02 + m
l
k(∆ )2 = v02 + ( )2 ω
g = 422 + )2 25
(1000 = 422 + 402 = 3364
⇒ vmax = 58 cm/s. Chọn đáp án B
Câu 9: Một vật dao động điều hòa với tần số dao động 1 Hz, biết rằng trong 1 chu kì, khoảng thời gian mà vận tốc của vật có giá trị biến thiên trên đoạn từ −2π 3cm/s đến 2π cm/s là 0,5 s. Tính vận tốc cực đại cuả dao động ?
Giải:
Chu kỳ của dđ: T =1s ⇒t = 2 T
Trong 1 chu kỳ vận tốc của vật có giá trị biến thiên trên đoạn từ −2π 3cm/s đến 2π cm/s nên M chuyển động 2 cung tròn M1M2 và M3M4
Thời gian trờn là T/2 và do tớnh chất đối xứng nờn gúc M OMã 1 2 =M OMã 3 4 = 2 π
Hay 1 2 2 α α+ =π (1)
Từ hình vẽ, ta tính được :
1 1
2 2
2 3
sin sin 3
2 sin sin
A A
α πω α
π α α ω
= ⇒ =
=
(2)
Từ (1) và (2) ta có : 1 1 1 1
2 1
sin sin tan 3
sin cos 3
α α α α π
α = α = = ⇒ =
Vậy : sin α1= 4 ( / ) 2
3 3 2
max max
s cm vπ = ⇒v = π
Câu 10: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa, lò xo có độ cứng 100N/m, vật nặng có khối lượng 400g. Mốc thế năng tại vị trí cân bằng, lấyg =π2 =10 .m s−2. Gọi Q là đầu cố định của lò xo. Khi lực tác dụng của lò xo lên Q bằng 0, tốc độ của vật 3 max
v = 2 v . Thời gian gắn nhất để vật đi hết quãng đường 8 2cmlà:
A. 0,2s. B. 0,6s. C. 0,1s. D. 0,4s.
Giải:
Chu kỳ dao động của con lắc lò xo:
T = 2π k m = 2π
100 4 ,
0 = 2π
1000 4 = 2π
10 10
2 = 2π π 10
2 = 0,4s Độ giãn của lò xo khi vật ở VTCB:
x = ∆l0 = k mg =
100 10 . 4 ,
0 = 0,04m = 4cm Biên độ dao động của vât tính theo công thức
A2 = x2 + 22 ω
v = x2 +
2 2 2
4 3
ω ω A
= x2 + 4 3A2 ⇒
4
1A2 = x2 = (∆l0)2 ⇒A = 2∆l0 = 8cm
Thời gian gắn nhất để vật đi hết quãng đường 8 2cm là tmin = 2t1 với t1 là thời gian vật đi từ VTCB đến li đô x = 4 2 cm: t1 =
8
1T ⇒ tmin = 4
1T = 0,1s. Đáp án C
Câu 11: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa với biên độ 8cm. Khoảng thời gian ngắn nhất kể từ lúc lực đàn hồi cực đại đến lúc lực đàn hồi cực tiểu là T/3 (với T là chu kì dao động của con lắc). Tính tốc độ của vật nặng khi nó cách vị trí thấp nhất 2cm. Lấy g = π2 (m/s2).
A. 87,6 cm/s. B. 106,45 cm/s. C. 83,12 cm/s. D. 57,3 cm/s.
Giải:Khoảng thời gian ngắn nhất kể từ lúc lực đàn hồi cực đại đến lúc lực đàn hồi cực tiểu là T/3 < T/2
Nên biên độ A > ∆l0 là độ giãn của lò xo nkhi vật ở VTCB Fmin = 0.
Thời gian t = T/3 là khoảng thời gian vật đi từ vị trí biên dương (x = A) đến vị trí vật có li độ x = - A/2.
Do đó ∆l0 = A/2 = 4cm.
Tọa độ của vật khi cách vị trí thấp nhất 2 cm: x = 6 cm
2 kA2
= 2 kx2
+ 2 mv2
=> v2 = m
k (A2 – x2) = l0
g
∆ (A2 – x2) = 04 , 0
π2
(0,082 –0,062) = 0,7 ⇒ v = 0,83666 m/s = 83,7 cm/s. Đáp án khác
Câu 12: Một vật động điều hoà cứ trong mỗi chu kì thì có 1/3 thời gian vật cách vị trí cân bằng không quá 10 cm. Quãng đường lớn nhất mà vật có thể đi được trong 1/6 chu kì dao động là
A. 5 cm. B. 10 cm. C. 20 cm. D. 10 3 cm.
Giải : 1/3 chu kì T => góc quay là 2π/3 và mà vật cách vị trí cân bằng không quá 10 cm
=> |x| ≤ 10 cm
Từ vòng tròn lượng giác xác định được góc α = π/6
góc ϕ = π/3 => Biên độ A = x / cosϕ = 20 cm
Thời gian 1/6 chu kì => góc quay π/3
Quãng đường đi được nhiều nhất với thời gian không đổi khi
vật đi qua vị trí cân bằng và đối xứng hai bên vi trí cân bằng
Góc quay 2α = π/3
Smax = 2Acosϕ
Từ hình vẽ => smax = 20 cm => chọn C
Câu 13: Một vật dao động điều hoà trong 1 phút thực hiện được 50 dao động và đi được quãng đường là 16 m. Tính tốc độ trung bình bé nhất mà vật có thể đạt được trong khoảng thời gian dao động bằng 1,6 s?
A. 15 cm/s. B. 18 cm/s. C. 20 cm/s. D. 25 cm/s.
Giải : Chu kì dao động T = t/N = 60/50 = 1,2 s
Quãng đường vật đi được trong 1 chu kì là s = 4A => N = 50 chu kì với quãng đường 16 cm
biên độ A = 16/50.4 = 0,08 m = 8 cm
So sánh thời gian đề cho với chu kì T => t = 1,6 s > 1,2 s
Để có tốc độ trung bình bé nhất
Thì vật phải đi được quãng đường ngắn nhất trong thời gian t
vật phải đi qua vị trí lân cận biên và đối xứng
Khoảng thời gian còn lại ∆t = 1,6 - 1,2 = 0,4 s
Góc quay ∆α = ω∆t = 2π.0,4/1,2= 2π/3
Góc quay ban đầu của vật là |ϕ| = π/3
Quãng đường đi trong thời gian ∆t = 0,4 s là s = 2 A ( 1 – cosϕ ) = 8 cm
Tốc độ trung bình bé nhất v = ( s + 4A ) / t = ( 8 + 4.8 ) / 1,5 = 25 cm/s => chọn D Câu 14: Một vật dao động điều hoà, nếu tại một thời điểm t nào đó vật có động năng bằng 1/3 thế năng và động năng đang giảm dần thì 0,5 s ngay sau đó động năng lại gấp 3 lần thế năng. Hỏi bao lâu sau thời điểm t thì vật có động năng cực đại?
A. 1 s. B. 2 s. C. 2/3 s. D. 3/4 s.
Giải : dùng công thức ĐLBT cơ năng W = Wd + Wt = 4Wt / 3 => kA2/2 = (4/3) kx2/2
=> x = ± A 3/2 => đề cho động năng đang giảm => vật đang đi về biên và thế năng tăng
=> x 1= A 3/2 = A cosα1 => α1 = – π/6
=> ở thời điểm ngay sau đó Wd = 3Wt => 4Wt = W
=> x2 = A/2 = Acosα2 => α2 = π/3
=> Góc quay ∆α = α2 - α1 = π/2
=> khi vật có động năng cực đại trong thời gian ngắn nhất => khi vật đi qua vị trí cân bằng
=> góc quay α = π/6 + π/2 = 2π/3
π/2
- π/6
= > s 3 2 2
5 , 0 3 . 2 t t . t
t = =
∆
= ∆
=>
∆ =
= ∆
π π α α α
ω α
Câu 15: Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m và vật nhỏ khối lượng m. Con lắc dao động điều hòa theo với biên độ 10cm. Biết ở thời điểm t vật ở vị trí M, ở thời điểm t +2
3
T vật lại ở vị trí M nhưng đi theo chiều ngược lại. Động năng của vật khi nó ở M là:
A. 0,375J B. 0,350J C. 0,500J D. 0,750J
Giải: Giả sử phương trình dao động của vật ở M tại thời điểm t có dạng x = 10cos(ωt +ϕ) cm
Theo bài ra ta có: 10cos(ωt +ϕ) = 10cos(ωt +ϕ + 2Tπ 2T3 ) = 10cos(ωt + ϕ + 43π ) cos(ωt +ϕ) = cos(ωt +ϕ)cos
3
4π - sin(ωt +ϕ)sin 3 4π = -
2
1cos(ωt +ϕ) + 2
3sin(ωt +ϕ)
⇒ 2
3cos(ωt +ϕ) = 2
3sin(ωt +ϕ) ⇒ tan(ωt +ϕ) = 3 ⇒ (ωt +ϕ) = 3 π + kπ
cos(ωt +ϕ) = ± 21 ⇒ xM = ± 2
A = ± 5 cm
WđM = 2 kA2
- 2 kx2
= 4 3
2 kA2
= 4 3
2 1 , 0 . 100 2
= 0,375J. Đáp án A
Câu 16: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng đang dao động tự do. Biết khoảng thời gian mỗi lần diễn ra lò xo bị nén và véc tơ vận tốc, gia tốc cùng chiều bằng 0,05π (s). Lấy g = π2 = 10.
Vận tốc cực đại bằng
A. 20 cm/s B. 2 m/s C. 10 cm/s D. 10 2
cm/s
Giải: Trong dao động điều hòa khoảng thời gian t diễn ra vec tơ vận tốc và gia tốc cùng chiều ứng với khoảng thời gian vật chuyển động từ biên đến VTCB tức là từ biện âm (-A) đến gốc O hoặc từ biên dương A đến gốc O và t =
4
T . Do vậy ta có 4
T = 0,05π ⇒ T = 0,2π
⇒ ω = 10 rad/s
Khoảng thời gian lò xo bị nén bằng t = 4
T nên thời gian vật chuyển động từ li độ x = - ∆l đến biên
x = - A là t1 = t/2 = 8
T , Thời gian vật đi từ gốc tọa độ đến li độ x = - ∆l là 4 T -
8 T =
8 T
nên ∆l = 2
2
A với A là biên độ của dao động
Mặt khác ∆l = k
mg = 2 ω
g = 0,1m = 10cm ⇒ Biên độ dao động A = 2 2∆l
= 2
20 = 10 2 cm Vận tốc cực đại của vật treo v = ωA = 100 2 cm/s = 1,414 m/s. Đáp án B
Câu 17: Một con lắc đơn gồm hòn bi nhỏ bằng kim loại được tích điện q > 0. Khi đặt con lắc vào trong điện trường đều có véc tơ cường độ điện trường nằm ngang thì tại vị trí cân bằng dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc α, có tanα = 3/4; lúc này con lắc dao động nhỏ với chu kỳ T1. Nếu đổi chiều điện trường này sao cho véctơ cường độ diện trường có
phương thẳng đứng hướng lên và cường độ không đổi thì chu kỳ dao động nhỏ của con lắc lúc này là:
A. 5 T1
. B. T1
5
7 C. T1
7
5 . D. T1 5.
Giải: Ta có Gia tốc do lực điện trường gây ra cho vật a = m F =
m
Eq ( E là độ lớn cường độ điện trường)
Khi điện trường nằm ngang:
T1 = 2π g1
l Với g1 = g2 +a2 . tanα = P
F = ga= 4
3 ⇒ a = 4
3g ⇒g1 = 4 5g Khi điện trường hướng thẳng đứng lên trên
T2 = 2π g2
l Với g2 = g –a = g - 4 3g =
4 1g
1 2
T T =
2 1
g g =
g g
4 14 5
= 5 ⇒ T2 = T1 5. Chọn đáp án D
O’ F α P
A
O α
Câu 18: Một con lắc lò xo được đặt nằm ngang gồm lò xo có độ cứng k = 50 N/m và vật nặng khối lượng m = 200 g. Khi vật đang ở vị trí cân bằng thì tác dụng một lực F không đổi dọc theo trục của lò xo và có độ lớn là 2 N trong khoảng thời gian 0,1 s. Bỏ qua mọi ma sát, lấy g = 10 m/s2; π2 = 10. Xác định tốc độ cực đại của vật sau khi lực F ngừng tác dụng?
A. 20π cm/s. B. 20π 2 cm/s. C. 25π cm/s. D. 40π cm/s.
Giải
Gọi O là vị trí lò xo không bị biến dạng , O1 là vị trí cân băng khi có lực F tác dụng Biên độ dao động khi có lực tác dụng F là A=OO1
Biên độ A được tính: ĐK cân bằng kA=F m cm
k
A F 0,04 4 50
2 = =
=
=
→
Chu kì con lắc s
k T =2π m =0,4
Sau 0,1s tương ứng là T/4 vì vật m từ vị trí biên trái O chuyển động sau T/4 sẽ về tới vị trí O1, vân tốc lúc này là v=ωA, tới vị trí này ngừng lực tác dụng thì vị trí cân bằng mới của con lắc là vị trí O. Biên độ dao động mới là:
2 4 ) 2
' ( 2
2 2
2 2
2 + = + = =
= A A
v A x
A ω
ω
ω cm
Tốc độ cực đại: A cm s
m A k
vmax =ω '= '=20 2π /
Câu 19: Treo con lắc đơn thực hiện dao động bé trong thang máy khi đứng yên với biên độ góc 0,1rad. Lấy g=9,8m/s2 . Khi vật nặng con lắc đang đi qua vị trí cân bằng thì thang máy đột ngột đi lên thẳng đứng với gia tốc a=4,9m/s2. Sau đó con lắc dao động điều hòa trong hệ quy chiếu gắn với thang máy với biên độ góc là
A. 0,057rad. B. 0,082rad. C. 0,032rad. D. 0,131rad.
Giải: Năng lượng của clđ là : W = 2
1mglα02
* trong hệ quy chiếu gắn với thang máy có gia tốc : g’ = g + a = 1,5g
W = 2
1 mg’lα0‘2
O2
O O1
=>
2
1mg’lα0‘2 = 2
1mglα02 => α0’ = α0/ 1,5 ≈ 0,082rad
Câu 20: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng vật nặng khối lượng 1kg. Từ vị trí cân bằng nâng vật lên vị trí lò xo không biến dạng rồi thả nhẹ để vật dao động điều hòa. Lấy g=10m/s2. Gọi T là chu kì dao động của vật. Tìm thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí lực đàn hồi có độ lớn 5N đến vị trí lực đàn hồi có độ lớn 15N.
A. 2T/3 B. T/3 C. T/4 D. T/6
Giải:
Chọn trục tọa độ chiều dương hướng xuống, x1, x2 là 2 vị trí tương ứng F1=5N ; F2=10N
1 0 1 0 1 0 2 2 1 0
2 0 2
k( l x )
F 1 mg
3( l x ) ( l x ) x 3x 2 l 2 2A
F k( l x ) 3 k
= ∆ + = ⇔ ∆ + = ∆ + ⇔ − = ∆ = =
∆ +
F1=10+kx1=5 ; F2=10+kx2=15 1 2 2 1
5 5
x ; x x x
k k
⇒ = − = ⇒ = − ; ⇒ x1=-A/2; x2=A/2 t 2. T T
12 6
= =
Câu 21: Một vật dao động điều hòa với phương trình x=6cos(2π −t π)cm. Tại thời điểm pha của dao động bằng 16 lần độ biến thiên pha trong một chu kỳ, tốc độ của vật bằng
A. 6π cm/s. B. 12 3π cm/s. C. 6 3π cm/s. D. 12π cm/s.
Câu 22: Có ba con lắc đơn cùng chiều dài cùng khối lượng cùng được treo trong điện trường đều có Eur thẳng đứng. Con lắc thứ nhất và thứ hai tích điện q1 và q2, con lắc thứ ba không tích điện. Chu kỳ dao động nhỏ của chúng lần lượt là T1, T2, T3 có T1 = 1/3T3 ; T2 = 5/3T3. Tỉ số q1/q2?
Đáp số 1
2
q 12,5 q = −
Câu 23 : Một con lắc lò xo thẳng đứng và một con lắc đơn được tích điện q, cùng khối lượng m. Khi không có điện trường chúng dao động điều hòa với chu kỳ T1 = T2. Khi đặt cả hai cong lắc trong cùng điện trường đều có véc tơ cường độ điện trường E nằm ngang thì độ giãn của con lắc lò xo tăng 1,44 lần, con lắc đơn dao động với chu kỳ 5/6 s. Chu kì dao động của con lắc lò xo trong điện trường đều là:
A. 5/6 s. B. 1 s. C. 1,44s. D. 1,2s Giải:
Khi chưa có điện trường:
T1 = 2π g
∆l
; T2 = 2π g
l ; Với ∆l : độ giãn của lò xo; l chiều dài của con lắc đơn T1 = T2 ⇒ ∆l = l
Khi đặt các con lắc trong điện trường gia tốc trọng trường hiệu dụng tác lên các vật:
gur r r' = +g a
Khi đó vị trí cân bằng là O’
T’1 = 2π
2 ' . 2 , ' 1 44 , 2 1 '
'
g l g
l g
l = ∆ = ∆
∆ π π ;
T’2 = 2π ' g
l = 2π ' g
∆l
2 , ' 1 '
2 1 = T
T ⇒
T’1 = 1,2 T’2 = 1,2 .5/6 = 1s.
Câu 24: Một con lắc đơn chiều dài dây treo l=0,5m treo ở trần của một ô tô lăn xuống dốc nghiêng với mặt nằm ngang một góc 30o.Hệ số ma sát giữa ô tô và dốc là 0,2. Lấy g=10m/s2. Chu kì dao động của con lắc khi ô tô lăn xuống dốc là:
A. 1,51s B.2,03s C. 1,48s D. 2,18s Giải
+ Gia tốc của ụ tụ trờn dốc nghiờng: a = g(sinα - àcosα) = 10(sin30 – 0,2cos30)= 3,268 + Chu kì dao động con lắc đơn là: T 2
= π g 'l
+ g ' g aur r r= + => =g ' 102+3, 2682+2.10.3, 268.cos1200 = 78
T = 1,49s
Câu 25: Con lắc đơn gồm dây mảnh dài 10cm, quả cầu kim loại nhỏ khối lượng 10g được tích điện 10-4C Con lắc được treo trong vùng điện trường đều có phương nằm ngang, có cường độ 400V/m. Lấy g=10m/s2. Vị trí cân bằng mới của con lắc tạo với phương thẳng đứng một góc
A. 0,3805rad. B. 0,805rad. C. 0,5rad. D. 3,805rad.
g g’
O’ a
Câu 26: Một con lắc đơn dao động bé có chu kỳ T. Đặt con lắc trong điện trường đều có phương thẳng đứng hướng xuống dưới. Khi quả cầu của con lắc tích điện q1 thì chu kỳ của con lắc là T1=5T. Khi quả cầu của con lắc tích điện q2 thì chu kỳ là T2=5/7 T. Tỉ số giữa hai điện tích là
A. q1/q2 = -7. B. q1/q2 = -1 . C. q1/q2 = -1/7 . D. q1/q2 = 1.
Câu 27: Một con lắc đơn đếm giây có chu kì bằng 2s, ở nhiệt độ 20oC và tại nơi có gia tốc trọng trường 9,813 m/s2, thanh treo có hệ số nở dài là 17.10–6 K–1. Đưa con lắc đến nơi có gia tốc trọng trường là 9,809 m/s2 và nhiệt độ 300C thì chu kì dao động là :
A. ≈ 2,0007 (s) B. ≈ 2,0232 (s) C. ≈ 2,0132 (s) D. ≈ 2,0006 (s)
Câu 28: Một con lắc đơn dao động điều hòa trong thang máy đứng yên tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8m/s2 với năng lượng dao động là 150mJ, gốc thế năng là vị trí cân bằng của quả nặng. Đúng lúc vận tốc của con lắc bằng không thì thang máy chuyển động nhanh dần đều đi lên với gia tốc 2,5m/s2. Con lắc sẽ tiếp tục dao động điều hòa trong thang máy với năng lượng dao động :
A. 150 mJ. B. 129,5 mJ. C. 111,7 mJ. D. 188,3 mJ
Câu 29: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có biên độ bằng trung bình cộng của hai biên độ thành phần, có góc lệch pha so với dao động thành phần thứ nhất là 900. Góc lệch pha của hai dao động thành phần đó là:
A. 143,10. B. 1200. C. 126,90. D. 1050. Giải: Chọn pha ban đầu của A1 bằng 0
khi đó ϕ = 900 . Do đó góc lệch pha của
hai dao động thành phần đó là ϕ2 = 900 + α Với sinα = 1
2
A A A2 = A12 + A22 ⇒ A1 A2 2
( )
2
+ = A12 + A22 ⇒ 3A22 - 2A1A2 – 5A12 = 0
⇒A2 = A1 4A1 3
± ⇒ A1 = 3
5A2 ⇒ sinα = 1
2
A
A = 0,6 ⇒ α = 36,86990
⇒ ϕ2 = 900 + α = 126,90 . Đáp án C