Bài tập Mối quan hệ giữa động năng và thế năng lớp 11 (có lời giải)

Một con lắc lò xo gắn một vật nặng m = 100 g và lò xo có độ cứng k = 40 N/m dao động điều hòa với biên độ A = 5 cm

13/30

Một con lắc lò xo gắn một vật nặng m = 100 g và lò xo có độ cứng \(k = 40{\rm{ N/m}}\) dao động điều hòa với biên độ \(A = 5{\rm{ cm}}\).

a

Cơ năng của con lắc lò xo bằng \(0,05{\rm{ J}}\).

ĐúngSai
b

Tại vị trí có li độ \(x = 2,5{\rm{ cm}}\), thế năng bằng một nửa động năng.

ĐúngSai
c

Khi động năng bằng thế năng, li độ của vật là \(x = \pm 2,5\sqrt 2 {\rm{ cm}}\).

ĐúngSai
d

Động năng cực đại của vật có giá trị bằng \(50{\rm{ mJ}}\).

ĐúngSai
Giải thích

a. Đúng. Cơ năng \(W = \frac{1}{2}k{A^2} = \frac{1}{2} \cdot 40 \cdot {(0,05)^2} = 0,05{\rm{ J}} = 50{\rm{ mJ}}\).

b. Sai. Với \(x = 2,5{\rm{ cm}} = \frac{A}{2} \Rightarrow {W_t} = \frac{1}{4}W \Rightarrow {W_d} = \frac{3}{4}W \Rightarrow {W_d} = 3{W_t}\) (động năng bằng 3 lần thế năng).

c. Đúng. Khi \({W_d} = {W_t} \Rightarrow {W_t} = \frac{1}{2}W \Rightarrow \frac{1}{2}k{x^2} = \frac{1}{2}\left( {\frac{1}{2}k{A^2}} \right) \Rightarrow x = \pm \frac{A}{{\sqrt 2 }} = \pm \frac{5}{{\sqrt 2 }} = \pm 2,5\sqrt 2 {\rm{ cm}}\).

d. Đúng. Động năng cực đại \({W_{d\max }} = W = 0,05{\rm{ J}} = 50{\rm{ mJ}}\).