Bài tập Bài toán thời gian – quãng đường lớp 11 (có lời giải)

Một con lắc lò xo dao động điều hòa có tần số góc omega = 10pi rad/s và biên độ A = 6 cm

13/30

Một con lắc lò xo dao động điều hòa có tần số góc \(\omega = 10\pi {\rm{ rad/s}}\) và biên độ \(A = 6{\rm{ cm}}\).

a

Chu kỳ dao động của con lắc là \(0,2{\rm{ s}}\).

ĐúngSai
b

Khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ \({x_1} = 3\sqrt 3 {\rm{ cm}}\) đến \({x_2} = - 3{\rm{ cm}}\) là \(\frac{1}{{20}}{\rm{ s}}\).

ĐúngSai
c

Tốc độ trung bình lớn nhất của vật khi đi từ \({x_1} = 3\sqrt 3 {\rm{ cm}}\) đến \({x_2} = - 3{\rm{ cm}}\) đạt được khi vật đi qua vị trí cân bằng.

ĐúngSai
d

Quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian ngắn nhất từ \({x_1} = 3\sqrt 3 {\rm{ cm}}\) đến \({x_2} = - 3{\rm{ cm}}\) là \(3\sqrt 3 + 3{\rm{ cm}}\).

ĐúngSai
Giải thích

a) Đúng. \(T = \frac{{2\pi }}{\omega } = \frac{{2\pi }}{{10\pi }} = 0,2{\rm{ s}}\).

b) Đúng. \({x_1} = \frac{{A\sqrt 3 }}{2} = 3\sqrt 3 {\rm{ cm}}\), \({x_2} = - \frac{A}{2} = - 3{\rm{ cm}}\).

Khoảng thời gian ngắn nhất ứng với vật đi trực tiếp từ \({x_1}\) qua VCB đến \({x_2}\):

Góc quét \(\Delta \varphi = \arcsin \left( {\frac{{\sqrt 3 }}{2}} \right) + \arcsin \left( {\frac{1}{2}} \right) = \frac{\pi }{3} + \frac{\pi }{6} = \frac{\pi }{2}{\rm{ rad}}\).

\( \Rightarrow \Delta t = \frac{{\Delta \varphi }}{\omega } = \frac{{\pi /2}}{{10\pi }} = \frac{1}{{20}}{\rm{ s}} = 0,05{\rm{ s}}\).

c) Đúng. Chuyển động qua VCB có tốc độ lớn nhất nên thời gian là ngắn nhất và tốc độ trung bình thu được là lớn nhất.

d) Đúng. Vì vật đi trực tiếp từ \({x_1}\) đến \({x_2}\) không đổi chiều chuyển động nên \(S = |{x_1}| + |{x_2}| = 3\sqrt 3 + 3{\rm{ cm}}\).