Bài tập Năng lượng của con lắc lò xo, con lắc đơn lớp 11 (có lời giải)

Một con lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa với phương trình x = 8cos (10t) cm (t tính bằng giây), vật nhỏ có khối lượng m = 200 g

13/30

Một con lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa với phương trình \(x = 8\cos (10t){\rm{ cm}}\) (\(t\) tính bằng giây), vật nhỏ có khối lượng \(m = 200{\rm{ g}}\).

a

Độ cứng của lò xo bằng \(20{\rm{ N/m}}\).

ĐúngSai
b

Cơ năng của hệ dao động bằng \(0,064{\rm{ J}}\).

ĐúngSai
c

Tại thời điểm \(t = \frac{\pi }{{30}}{\rm{ s}}\), động năng của vật bằng \(0,48{\rm{ J}}\).

ĐúngSai
d

Tốc độ cực đại của vật là \(80{\rm{ cm/s}}\).

ĐúngSai
Giải thích

a. Đúng. \({\omega ^2} = \frac{k}{m} \Rightarrow k = m{\omega ^2} = 0,2 \cdot {10^2} = 20{\rm{ N/m}}\).

b. Đúng. \(W = \frac{1}{2}k{A^2} = \frac{1}{2} \cdot 20 \cdot {(0,08)^2} = 0,064{\rm{ J}}\).

c. Sai. Tại \(t = \frac{\pi }{{30}}{\rm{ s}}\), pha dao động là \(10 \cdot \frac{\pi }{{30}} = \frac{\pi }{3} \Rightarrow x = 8\cos \left( {\frac{\pi }{3}} \right) = 4{\rm{ cm}} = \frac{A}{2}\).

Thế năng \({W_t} = \frac{W}{4} = \frac{{0,064}}{4} = 0,016{\rm{ J}} \Rightarrow {W_d} = W - {W_t} = 0,048{\rm{ J}}\)

d. Đúng. \({v_{\max }} = \omega A = 10 \cdot 8 = 80{\rm{ cm/s}}\).