Khi treo vật m vào lò xo thì lò xo dãn ra \[\Delta {\ell _0}\; = {\rm{ }}25{\rm{ }}cm\]. Từ VTCB kéo vật xuống theo phương thẳng đứng một đoạn 20 cm rồi buông nhẹ để vật dao động điều hòa. Chọn gốc tọa độ thời gian là lúc vật qua VTCB theo chiều dương hướng xuống. Lấy \[g{\rm{ }} = {\rm{ }}{\pi ^2}\]. Phương trình chuyển động của vật có dạng nào sau đây?

* Khi K mở, cách mắc là \[({\rm{ }}{R_1}\;nt{\rm{ }}{R_3}\;){\rm{ }}//{\rm{ }}({\rm{ }}{R_2}\;nt{\rm{ }}{R_4}\;)\]

⇒ Điện trở tương đương của mạch ngoài là \[R = r + \frac{{4\left( {3 + {R_4}} \right)}}{{7 + {R_4}}}\]

⇒ Cường độ dòng điện trong mạch chính: \[I = \frac{U}{{1 + \frac{{4\left( {3 + {R_4}} \right)}}{{7 + {R_4}}}}}\]. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là  \[{U_{AB}} = \frac{{\left( {{R_1} + {R_3}} \right)\left( {{R_2} + {R_4}} \right)}}{{{R_1} + {R_2} + {R_3} + {R_4}}}.I\]\[ \Rightarrow {I_4} = \frac{{{U_{AB}}}}{{{R_2} + {R_4}}} = \frac{{\left( {{R_1} + {R_3}} \right)I}}{{{R_1} + {R_2} + {R_3} + {R_4}}}\]

Thay số ta được \[I = \frac{{4U}}{{19 + 5{R_4}}}\]

* Khi K đóng, cách mắc là \[({R_1}\;//{\rm{ }}{R_2}\;){\rm{ }}nt{\rm{ }}({\rm{ }}{R_3}\;//{\rm{ }}{R_4}\;)\;\]

⇒ Điện trở tương đương của mạch ngoài là \[R\prime = r + \frac{{9 + 15{R_4}}}{{12 + 4{R_4}}}\]

⇒Cường độ dòng điện trong mạch chính lúc này là: \[I' = \frac{U}{{1 + \frac{{9 + 15{R_4}}}{{12 + 4{R_4}}}}}\]. Hiệu điện thế giữa hai điểm A và B là  \[{U_{AB}} = \frac{{{R_3}.{R_4}}}{{{R_3} + {R_4}}}.I'\]\[ \Rightarrow I_4^\prime = \frac{{{U_{AB}}}}{{{R_4}}} = \frac{{{R_3}.I'}}{{{R_3} + {R_4}}}\]

Thay số ta được \[I' = \frac{{12U}}{{21 + 19{R_4}}}\]

* Theo đề bài thì \[I_4^\prime = \frac{9}{5}.{I_4}\]; từ đó tính được \[{R_4} = 1\Omega \]

b/ Trong khi K đóng, thay R₄ vào ta tính được \[I_4 = 1,8A\]và  \[{I} = 2,4A \Rightarrow {U_{AC}} = {R_{AC}}.{I} = 1,8V\]

\[ \Rightarrow I_2 = \frac{{{U_{AC}}}}{{{R_2}}} = 0,6A\]

 Ta có: \[I_2 + {I_K} = I_4 \Rightarrow {I_K} = 1,2A\]

a. Khi dây treo nghiêng góc \[\alpha = {30^{0\;}}\]so với phương thẳng đứng, vật M chịu tác dụng của các lực như hình vẽ. Do gia tốc có phương ngang nên \[T{\rm{ }}.{\rm{ }}cos{\rm{ }}{30^0}\; = {\rm{ }}m.g\;\](1)

Mặt khác, xét theo phương hướng tâm MO ta có:

\[T - mg.cos{30^0} = \frac{{m{v^2}}}{\ell }\](2) (Với v là vận tốc của vật tại M)

Từ (1) và (2) suy ra: \[{v^2} = \frac{{g\ell }}{{2\sqrt 3 }}\](3)

Áp dụng ĐLBT cơ năng cho hệ khi vật ở vị trí M và khi vật ở vị trí cân bằng ta được:

\[v_0^2 = {v^2} + 2g\ell (1 - cos{30^0}) = \frac{{12 - 5\sqrt 3 }}{6}g\ell \]\[ \Rightarrow {v_0} = 2,36m/s\]

b. Áp dụng ĐLBT cơ năng cho hệ khi vật ở vị trí \[\alpha = {40^0}\]và khi vật ở vị trí cân bằng ta được:

\[v_0^2 = {v^2} + 2g\ell (1 - cos{40^0})\]\[ \Rightarrow v = \sqrt {v20 - 2g\ell (1 - cos{{40}^0})} \approx 0,94m/s\]

Xét theo phương sợi dây ta có:

\[T{\rm{ }} = {\rm{ }}m.g.cos{40^0}\; + \frac{{m{v^2}}}{\ell } = 0,1.10.c{\rm{os 4}}{{\rm{0}}^0} + \frac{{0,1.0,{{94}^2}}}{1} = 0,86{\mkern 1mu} N\]