Một lò xo nhẹ, có độ cứng k =100N/m được treo vào một điểm cố định
36/40
Một lò xo nhẹ, có độ cứng k =100N/m được treo vào một điểm cố định, đầu dưới treo vật nhỏ khối lượng m = 400g. Giữ vật ở vị trí lò xo không biến dạng rồi buông nhẹ để vật dao động điều hòa tự do dọc theo trục lò xo. Chọn trục tọa độ thẳng đứng chiều dương hướng xuống, gốc thời gian là lúc buông vật. Tại thời điểm t = 0,2s, một lực F→ thẳng đứng, có cường độ biến thiên theo thời gian biểu diễn như đồ thị trên hình bên, tác dụng vào vật. Biết điểm treo chỉ chịu được lực kéo tối đa có độ lớn 20N (lấy g=π2=10m/s2). Tại thời điểm lò xo bắt đầu rời khỏi điểm treo, tổng quãng đường vật đi được kể từ t = 0 là
36cm
48cm
58cm
52cm
Phương pháp:
+ Sử dụng biểu thức tính chu kì dao động: T=2πmk
+ Đọc đồ thị
+ Sử dụng biểu thức tính độ dãn của lò xo tại vị trí cân bằng: T=2πmk
Cách giải:
+ Chu kì dao động: T=2πmk=2π400.10100=0,4s
+ Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng: Δl0=mgk=400.10−3.10100=0,04m=4cm
Từ đồ thị, ta có:
+ Khi lực F tăng lên 1 lượng ΔF thì vị trí cân bằng của lò xo dịch chuyển thêm một đoạn Δl = 4cm
Tại thời điểm t = 0,2s con lắc đang ở vị trí biên của dao động thứ nhất.
Dưới tác dụng của lực F vị trí cân bằng dịch chuyển đến đúng vị trí biên nên con lắc đứng yên tại vị trí này.
+ Lập luận tương tự khi ngoại lực F có độ lớn 12N con lắc sẽ dao động với biên độ 8cm.
Tổng quãng đường vật đi được kể từ t = 0: S=9.4+8+82=48cm
Chọn B