Một con lắc đơn dao động với biên độ \[{\alpha _0} < \frac{\pi }{2}\], có mốc thế năng được chọn tại vị trí cân bằng của vật nặng. Gọi độ lớn vận tốc của vật nặng khi động năng bằng thế năng là v1
, khi độ lớn của lực căng dây treo bằng trọng lực tác động lên vật là v2 . Tỉ số \[\frac{{{v_1}}}{{{v_2}}}\] có giá trị nào sau đây?A. \[\frac{3}{2}\]
B. \[\frac{2}{3}\]
C. \[\sqrt {\frac{2}{3}} \]
D. \[\sqrt {\frac{3}{2}} \]
Quảng cáo
Trả lời:
Giải bởi Vietjack
Trả lời:
+ Khi động năng bằng thế năng:
Wt = W – Wt
⇔ mgl.(1 − cosα1) = mgl.(1 – cosα0) − mgl.(1 – cosα1)
⇔ 1 – cosα1 = cosα1– cosα0
\[ \Leftrightarrow \cos {\alpha _1} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2}.\cos {\alpha _0}\]
+ Khi độ lớn của lực căng dây treo bằng trọng lực tác động lên vật:
mg.(3cosα2 − 2cosα0) = mg
⇔ 3cosα2 − 2cosα0 = 1
\[ \Leftrightarrow \cos {\alpha _2} = \frac{1}{3} + \frac{2}{3}.\cos {\alpha _0}\]
+ Suy ra:
\[\frac{{{v_1}}}{{{v_2}}} = \frac{{\sqrt {2gl\left( {\cos {\alpha _1} - \cos {\alpha _0}} \right)} }}{{\sqrt {2gl\left( {\cos {\alpha _2} - \cos {\alpha _0}} \right)} }}\]
\[ \Rightarrow \frac{{{v_1}}}{{{v_2}}} = \frac{{\sqrt {\cos {\alpha _1} - \cos {\alpha _0}} }}{{\sqrt {\cos {\alpha _2} - \cos {\alpha _0}} }}\]
\[ \Rightarrow \frac{{{v_1}}}{{{v_2}}} = \frac{{\sqrt {\frac{1}{2} + \frac{1}{2}.\cos {\alpha _0} - \cos {\alpha _0}} }}{{\sqrt {\frac{1}{3} + \frac{2}{3}.\cos {\alpha _0} - \cos {\alpha _0}} }}\]
\[ \Rightarrow \frac{{{v_1}}}{{{v_2}}} = \frac{{\sqrt {\frac{1}{2}\left( {1 - \cos {\alpha _0}} \right)} }}{{\sqrt {\frac{1}{3}\left( {1 - \cos {\alpha _0}} \right)} }}\]
\[ \Rightarrow \frac{{{v_1}}}{{{v_2}}} = \sqrt {\frac{3}{2}} \]
Đáp án cần chọn là: D
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Đang tải chế độ Học...
Dành cho bạn Hot
CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
Câu 1
A.10J
B. 10-3J
C. 10-2J
D. 10-4J
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Trả lời:
Từ phương trình li độ dài: s = 10sin(2t)
Tại \[t = \frac{\pi }{6}s\], ta có
\[s = 10\sin \left( {2.\frac{\pi }{6}} \right) = 3\sqrt 3 cm\]
Thế năng tại thời điểm đó:
\[{{\rm{W}}_t} = \frac{1}{2}m{\omega ^2}{s^2} = \frac{1}{2}0,{2.2^2}{\left( {5\sqrt 3 {{.10}^{ - 2}}} \right)^2} = {3.10^{ - 3}}J\]
Cơ năng của con lắc đơn:
\[{\rm{W}} = \frac{1}{2}m{\omega ^2}S_0^2 = \frac{1}{2}0,{2.2^2}{\left( {{{10.10}^{ - 2}}} \right)^2} = {4.10^{ - 3}}J\]
=>Động năng của con lắc tại thời điểm đó:
\[{{\rm{W}}_d} = {\rm{W}} - {{\rm{W}}_t} = {4.10^{ - 3}} - {3.10^{ - 3}} = {10^{ - 3}}J\]
Đáp án cần chọn là: B
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Trả lời:
Từ phương trình li độ dài của con lắc đơn: s = 2cos7t
Ta có: Tần số góc của dao động: ω = 7(rad/s)
Mặt khác:
\[\omega = \sqrt {\frac{g}{l}} = 7\]
\[ \to l = \frac{9}{{{\omega ^2}}} = \frac{{9,8}}{{{7^2}}} = 0,2m\]
\[{s_0} = 2cm = 0,02m = l{\alpha _0}\]
\[ \to {\alpha _0} = 0,1rad = 5,73^\circ \]
+ Lực căng dây tại VTCB:
T = mg(3 − 2cosα0) ≈ 1,01mg
\[ \to \frac{T}{P} = \frac{{1,01mg}}{{mg}} = 1,01\]
Đáp án cần chọn là: C
Câu 3
A. \[20\sqrt 3 cm/s\]
B. 20 cm/s
C. \[20\sqrt 2 cm/s\]
D. \[10\sqrt 3 cm/s\]
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 4
A. \[ - \frac{{{\alpha _0}}}{{\sqrt 3 }}\]
B. \[ - \frac{{{\alpha _0}}}{{\sqrt 2 }}\]
C. \[\frac{{{\alpha _0}}}{{\sqrt 2 }}\]
D. \[\frac{{{\alpha _0}}}{{\sqrt 3 }}\]
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Câu 5
A. 0,2N
B. 0,5N
C. \[\frac{{\sqrt 3 }}{2}N\]
D. \[\frac{{\sqrt 3 }}{5}N\]
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Đăng nhập để xem lời giải
Lưu tiến độ và luyện tập hiệu quả hơn. Hoàn toàn miễn phí!
Lời giải
Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 250K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.
Đăng ký để học cùng Vietjack. Hoàn toàn miễn phí!
Bằng việc đăng ký, bạn đồng ý với Điều khoản sử dụng và Chính sách bảo mật của Vietjack.
Nhắn tin Zalo
Hỏi bài tập