30 đề thi THPT Quốc gia môn Vật lí năm 2022 có lời giải (Đề 2)

Có hai con lắc lò xo giống nhau đều có khối lượng vật nhỏ là m. Mốc thế năng tại vị trí cân bằng pi2=10, x1x2 lần lượt là đồ thị li độ theo thời gian của con lắc thứ nhất và thứ hai như hình

33/40

Có hai con lắc lò xo giống nhau đều có khối lượng vật nhỏ là m. Mốc thế năng tại vị trí cân bằng π2=10. x1,x2lần lượt là đồ thị li độ theo thời gian của con lắc thứ nhất và thứ hai như hình vẽ. Tại thời điểm t con lắc thứ nhất có động năng 0,06J và con lắc thứ hai có thế năng 0,005J. Giá trị của khối lượng m là:  Có hai con lắc lò xo giống nhau đều có khối lượng vật nhỏ là m. Mốc thế năng tại vị trí cân bằng  lần lượt là đồ thị li độ theo thời gian của con lắc thứ nhất và thứ hai như hình vẽ. Tại thời điểm t con lắc thứ nhất có động năng 0,06J và con lắc thứ hai có thế năng 0,005J. Giá trị của khối lượng m là:  (ảnh 1)

100g

200g

500g

400g

Giải thích

Phương pháp: 

Công thức tính cơ năng:  W=Wd+Wt=12mv2+12kx2=12mω2A2

Cách giải:  

Phương trình dao động của hai con lắc:  x1=A1cosω1t+φ1x2=A2cosω2t+φ1

Từ đồ thị ta thấy:  T1=T2=1s⇒ω1=ω2=2π(rad/s)A1=10cmA2=5cm

Tại thời điểm ban đầu, cả hai con lắc đều đi qua VTCB theo chiều dương nên:  φ1=φ2=−π2

⇒x1=10cos2πt−π2(cm)x2=5cos2πt−π2(cm) 

Phương trình vận tốc của hai con lắc: v1=−20πcos2πt−π2(cm/s)v2=−10πcos2πt−π2(cm/s) 

⇒v1=2v2⇒Wñ1Wñ2=v12v22=4=0,06Wñ2⇒Wñ2=0,015J 

Lại có: W=12mω22A22⇒m=2Wω22A22=2.0,02(2π)2.0,052=0,4kg=400g

Chọn D.