Một con lắc lò xo nhẹ có chiều dài tự nhiên l0 = 40 cm, treo thẳng đứng có 100 N/m

22/24

Một con lắc lò xo nhẹ có chiều dài tự nhiên l0 = 40 cm, treo thẳng đứng có 100 N/m, quả nặng có khối lượng m = 100 g, chọn Ox trùng với trục của lò xo, chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ O trùng với vị trí cân bằng của vật. Kích thích cho vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ cm, lấy g=10m/s2. Lúc vật đang ở vị trí có tọa độ x = –1 cm , người ta giữ cố định lò xo tại điểm B cách điểm treo cố định 20 cm. Độ lớn lực đàn hồi cực đại tác dụng lên vật sau khi lò xo bị giữ là

500 N

6 N

5 N

600 N

Giải thích

Hướng dẫn:

+ Tần số góc của dao động ω=km=10π rad/s.

Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng Δl0=mgk=1cm

+ Khi vật đang ở vị trí có li độ x = –1 cm → l = l0 = 40 cm, người ta tiến hành giữ cố định lò xo tại điểm cách điểm cố định 20 cm → lò xo mới tham gia vào dao động có độ cứng k' = 2k = 200 N/m.

+ Năng lượng của con lắc trước khi cố định lò xo: Et=kx2=0,01Ed=12kA2−x2=0,035J

→ Năng lượng của hệ sau cố định lò xo đúng bằng tổng động năng và một nửa thế năng của vật trước khi cố định lò xo.

E'=0,5kA'2=Ed+0,5Et=0,04J → A' = 0,02 cm.

→ Lực đàn hồi cực đại Fmax = k'(0,5Δl0 + A') = 6 N.

Đáp án B