Đáp án C

+ Mấu chốt của bài toán ta phải tìm được vị trí vật rời khỏi giá đỡ → sau đó vật sẽ dao động điều hòa.

Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm một vật nặng khối lượng m = 100 g (ảnh 1)

Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm một vật nặng khối lượng m = 100 g (ảnh 2)

+ Chọn trục Ox theo phương thẳng đứng, gốc O trùng với vị trí cân bằng của con lắc lò xo, có chiều dương hướng xuống.

+ Các lực tác dụng lên vật trong quá trình chuyển động cùng giá đỡ là: P→, N→, Fdh→ (như hình vẽ)

+ Áp dụng định luật II Niuton cho vật: P→+N→+Fdh→=ma→ (1)

Chiếu →(1)Ox:P−N−Fdh=ma

+ Khi vật m rời khỏi giá đỡ thì N=0↔P−Fdh=ma→Fdh=mg−ma=0,8N

→ Độ dãn của lò xo khi đó là Δl=Fdhk=0,04m=4cm

+ Sau khi rời lò xo bắt đầu dao động điều hòa xung quanh vị trí cân bằng O (Δl0=mgk=0,05m=5cm)

→ Li độ của vật tại vị trí rời giá đỡ: x=−5−4=−1 cm

+ Vận tốc của vật tại vị trí rời: v2−v02=2as↔v2−0=2.2.0,04→v=0,4 m/s=40 cm/s

+ Tần số góc dao động con lắc: ω=km=102 rad/s

→ Biên độ dao động của con lắc là: A=v2ω2+x2=3cm

+ Quãng đường vật m đi từ vị trí rời (x = − 1) → vị trí lò xo dãn cực đại (+A = 3) là:

S1=1+3=4cm

+ Thời gian vật m đi từ vị trí rời (x = − 1) → vị trí lò xo dãn cực đại ((+A = 3) là:

t=arcsin13+π2102=0,135s

+ Quãng đường giá đỡ đi được từ vị trí rời đến khi lò xo dãn cực đại:

S2=v0t+12at2=40.0,135+12.200.0,1352=7,23 cm

→ Khoảng cách giá đỡ và vật khi đó là: Δd=7,23−4=3,23 cm

Chất điểm dao động điều hòa sẽ đổi chiều chuyển động khi lực kéo về