khoahoc.vietjack.com
Xin chào! Vào học

Câu hỏi:

13/07/2024 52,250 Lưu

Cho một con lắc đơn gồm có sợi dây dài 80 cm và vật nặng có khối lượng 200g. Khi vật đang ở vị trí cân bằng thì truyền cho vật một vận tốc là 22(m/s). Lấy g=10(m/s2)

a. Xác định vị trí cực đại mà vật có thể lên tới ?.

b. Xác định vận tốc của vật ở vị trí dây lệch với phương thẳng đứng là và lực căng sợi dây khi đó ?.

c. Xác định vị trí để vật có vận tốc 2m/s. Xác định lực căng sợi dây khi đó ?.

d. Xác định vận tốc để vật có Wd=3Wt , lực căng của vật khi đó ?.

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

a. Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng 

WH=WA⇒12mvH2=mgzA⇒zA=vH22g=(22)22.10=0,4(m)

Mà zA=l−lcosα0⇒0,4=0,8−0,8.cosα0⇒cosα0=12⇒α0=600

Vậy vật có độ cao z= 0,4 m so với vị trí cân bằng và dây hợp với phương thẳng đứng một góc 600

 b. Theo điều kiện cân bằng năng lượng  

 

WA=WBmgzA=mgzB+12mvB2⇒10.0,4=10.0,8(1−cos300)=12vB2⇒vB=2,42(m/s)

 

Xét tại B theo định luật II Newton 

P→+T→=ma→

Chiếu theo phương của dây 

−Pcosα+T=mvB2l⇒−0,2.10.cos300+T=0,2.2,4220,8⇒T=3,2(N)

c. Gọi C là vị trí để vật có vận tốc 2(m/s)  .

 

Theo định luật bảo toàn cơ năng 

WA=WC⇒mgzA=12mvC2+mgzB⇒gzA=12vC2+gzC⇒10.0,4=12.(2)2+10.zC⇒zC=0,3(m)

Mà zC=l−lcosαC⇒cosαC=58⇒αC=51,320

Xét tại C theo định luật II Newton P→+T→=ma→

 

Chiếu theo phương của dây 

−PcosαC+TC=mvC2l⇒−0,2.10.58+TC=0,2.(2)20,8⇒T=1,75(N)

d. Gọi D là vị trí để Wd=3Wt . Theo định luật bảo toàn cơ năng 

WA=WD⇒mgzA=WdD+WtD⇒mgzA=43WdD⇒gzA=43.12vD2⇒10.0,4=46.vD2⇒vD=6(m/s)

Mà vD=2gl(cosαD−cos600)⇒6=2.10.0,8(cosαD−0,5)⇒cosαD=78

Xét tại D theo định luật II Newton  P→+T→=ma→

 

Chiếu theo phương của dây 

−PcosαD+TD=mvD2l⇒−0,2.10.78+TD=0,2.(6)20,8⇒T=3,25(N)

Đang tải chế độ Học...

Dành cho bạn Hot

Lớp 10 Vật lý
441 người thi tuần này

Bài tập Xác định sai số của phép đo trực tiếp lớp 10 (có lời giải)

12 câu 3.4 K lượt thi Thi ngay →
Lớp 10 Tiếng Anh
484 người thi tuần này

Trắc nghiệm Tiếng Anh 10 Global Success Unit 3 Vocabulary and Grammar (có đáp án)

20 câu 3 K lượt thi Thi ngay →
Lớp 10 Sinh học
148 người thi tuần này

10 câu Trắc nghiệm Sinh học 10 Kết nối tri thức Bài 7 có đáp án

10 câu 3.6 K lượt thi Thi ngay →
Lớp 10 Lịch sử
370 người thi tuần này

31 câu Trắc nghiệm Lịch sử 10 Bài 3 có đúng sai, trả lời ngắn (mới nhất)

31 câu 5.3 K lượt thi Thi ngay →
Lớp 10 Giáo dục Quốc Phòng và An Ninh
351 người thi tuần này

15 câu Trắc nghiệm Giáo dục quốc phòng và an ninh 10 Kết nối tri thức Bài 1 có đáp án

15 câu 6.4 K lượt thi Thi ngay →

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Lời giải

Chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng

a. Ta có cơ năng

W=mgz=mgl(1−cos600)=0,5.10.1(1−0,5)=2,5(J)

b. Theo định luật bảo toàn cơ năng

WA=WB⇒mgzA=12mvB2+mgzB⇒vB=2g(zA−zB)(1)Mà zA=HM=l−OM=l−lcosα0zB=l−lcosα 

Thay vào ( 1 ) ta có 

vB=2gl(cosα−cosα0)+ Khi α=300 ⇒vB=2gl(cos300−cos600)⇒vB=2.10.1(32−12)≈2,71(m/s)

+ Khi α=450 ⇒vB=2gl(cos450−cos600)⇒vB=2.10.1(22−12)≈2,035(m/s)

Xét tai B theo định luật II Newton ta có: P→+T→=ma→

Chiếu theo phương của dây

T−Py=maht⇒T−Pcosα=mv2l⇒T−mgcosα=2mg(cosα−cosα0)⇒T=mg(3cosα−2cosα0)

Khi α=300 ⇒T=mg(3cos300−2cos600)

⇒T=0,5.10(3.32−2.12)=7,99(N)

Khi α=450 ⇒T=mg(3cos450−2cos600)

⇒T=0,5.10(3.22−2.12)=5,61 N

Lưu ý: Khi làm trắc nghiệm thì các em áp dụng luôn hai công thức

+ Vận tốc của vật tại vị trí bất kỳ: vB=2gl(cosα−cosα0)

+ Lực căng của sợi dây: T=mg(3cosα−2cosα0)

c. Gọi C là vị trí để vật có  v= 1,8m/s

Áp dụng công thức vC=2gl(cosα−cosα0)

1,8=2.10.1(cosα−cos600)⇒cosα=0,662⇒α=48,550

Vật có đọ cao

 zC=l−lcosα=1−1.0,662=0,338(m)

d. Gọi D là vị trí vật có độ cao 0,18m

Áp dụng công thức 

zD=l−lcosα⇒0,18=1−1.cosα⇒cosα=0,82

Áp dụng công thức 

vD=2gl(cosα−cosα0)=2.10.1.(0,82−0,5)=2,53(m/s)

e. Gọi E là vị trí mà 2wt=wđ  Theo định luật bảo toàn cơ năng WA=WE

  WA=WdE+WtE=32WdE⇒2,5=32.12.mvE2⇒vE=2,5.43.m=103.0,5=2,581(m/s) 

f.  Gọi F là vị trí để 2 wt=3wđ

Theo định luật bảo toàn cơ năng  WA=WF

WA=WdF+WtF=53WtF⇒2,5=53.mgzF⇒zF=2,5.35.m.g=0,3(m)Mà zF=l−lcosαF⇒0,3=1−1.cosαF⇒cosαF=0,7⇒αF=45,5730

Mặt khác vF=2gl(cosαF−cos600)=2.10.1(0,7−0,5)=2(m/s)

Xét tại F theo định luật II Newton  P→+T→=ma→

Chiếu theo phương của dây 

−PcosαF+TF=mvF2l⇒−0,5.10.0,7+TF=0,5.221⇒T=5,5(N)

Lời giải

a. Chọn mốc thế năng là vị trí cân bằng của bao cát

Vận tốc của bao cát và viên đạn ngay sau khi va chạm. Theo định luật bảo toàn cơ năng

WH=WA⇒12(m+m0)VH2=(m+m0)gzAMà zA=l−lcos600=l(1−cos600)⇒VH=2gl(1−cos600)=2.10.2(1−12)=25(m/s)

Theo định luật bảo toàn động lượng

 m0v0=(m+m0)VH⇒v0=(m+m0)VHm0=(19,9+0,1).250,1=4005(m/s)

b. Độ biến thiên động năng 

ΔWd=Wd2−Wd1=m+m02(m0v0m+m0)2−m0v022⇒ΔWd=(m0m+m0−1)m0v022=−mm+m0.m0.v022

⇒ΔWd=−19,919,9+0,1.0,1.(4005)22=−39800(J)

Vậy năng lượng được chuyển hóa thành nhiệt năng là 39800 J