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

Một vật dao động điều hòa có khối lượng m = 200 g. Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của thế năng W_t theo li độ x có dạng là một đường parabol bề lõm hướng lên.

15/30

Một vật dao động điều hòa có khối lượng \(m = 200{\rm{ g}}\). Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của thế năng \({W_t}\) theo li độ \(x\) có dạng là một đường parabol bề lõm hướng lên.

a

Tại vị trí \({W_d} = 3{W_t}\), vận tốc của vật có độ lớn bằng một nửa vận tốc cực đại.

ĐúngSai
b

Tại vị trí \({W_t} = 3{W_d}\), li độ của vật có độ lớn bằng \(\frac{{A\sqrt 3 }}{2}\).

ĐúngSai
c

Khi vật di chuyển từ \(x = - \frac{A}{2}\) đến \(x = \frac{A}{2}\), thế năng của vật không đổi.

ĐúngSai
d

Tỉ số giữa động năng và thế năng tại vị trí li độ \(x\) được tính theo công thức \(\frac{{{W_d}}}{{{W_t}}} = {\left( {\frac{A}{x}} \right)^2} - 1\).

ĐúngSai
Giải thích

a. Sai. Khi \({W_d} = 3{W_t} \Rightarrow {W_d} = \frac{3}{4}W \Rightarrow \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{3}{4}\left( {\frac{1}{2}m{v_{{{\max }^2}}}} \right) \Rightarrow |v| = \frac{{{v_{\max }}\sqrt 3 }}{2}\).

b. Đúng. Khi \({W_t} = 3{W_d} \Rightarrow {W_t} = \frac{3}{4}W \Rightarrow \frac{1}{2}k{x^2} = \frac{3}{4}\left( {\frac{1}{2}k{A^2}} \right) \Rightarrow |x| = \frac{{A\sqrt 3 }}{2}\).

c. Sai. Khi vật di chuyển từ \( - \frac{A}{2}\) qua \(0\) đến \(\frac{A}{2}\), thế năng giảm từ \({W_0}\) về \(0\) rồi lại tăng lên \({W_0}\).

d. Đúng. \(\frac{{{W_d}}}{{{W_t}}} = \frac{{W - {W_t}}}{{{W_t}}} = \frac{{\frac{1}{2}k{A^2} - \frac{1}{2}k{x^2}}}{{\frac{1}{2}k{x^2}}} = \frac{{{A^2} - {x^2}}}{{{x^2}}} = {\left( {\frac{A}{x}} \right)^2} - 1\).