30 đề thi THPT Quốc gia môn Vật lí năm 2022 có lời giải (Đề 21)

Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox. Khi chất điểm qua vị trí cân bằng thì tốc độ của nó là 20cm/s. Khi chất điểm

30/40

Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox. Khi chất điểm qua vị trí cân bằng thì tốc độ của nó là 20cm/s. Khi chất điểm có tốc độ là 10cm/s thì gia tốc của nó có độ lớn là \[40\sqrt 3 {\rm{cm/s}}{\rm{.}}\] Biên độ của chất điểm bằng

10cm

5cm

\[5\sqrt 3 {\rm{cm}}\]

\[10\sqrt 3 {\rm{cm}}\]

Giải thích

Phương pháp: 

Tại VTCB: \[{v_{\max }} = \omega A\]

Hệ thức độc lập theo thời gian: \[{A^2} = \frac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} + \frac{{{a^2}}}{{{\omega ^4}}}\]  

Cách giải: 

Khi chất điểm qua VTCB:

vmax=ω⁢A⇒ω⁢ =vmaxA=20A  max 

Lại có: \[{A^2} = \frac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} + \frac{{{a^2}}}{{{\omega ^4}}} \Leftrightarrow {A^2}{\omega ^2} = {v^2} + \frac{{{a^2}}}{{{\omega ^2}}}\]

\[ \Leftrightarrow {A^2} \cdot \frac{{{{20}^2}}}{{{A^2}}} = {10^2} + \frac{{{{\left( {40\sqrt 3 } \right)}^2}}}{{\frac{{{{20}^2}}}{{{A^2}}}}}\]\[ \Leftrightarrow {20^2} = {10^2} + \frac{{{{\left( {40\sqrt 3 } \right)}^2}}}{{{{20}^2}}} \cdot {A^2} \Rightarrow {A^2} = 25 \Rightarrow A = 5cm\]  

Chọn B.