Cho hai con lắc lò xo nằm ngang \((k_1, m)\) và \((k_2, m)\) như hình vẽ. Trục dao động M và N cách nhau \(9cm\). Lò xo \(k_1\) có độ cứng \(100 N/m\); chiều dài tự nhiên \(l_1= 35cm\). Lò xo \(k_2\) có độ cứng \(25N/m\), chiều dài tự nhiên \(l_2= 26cm\). Hai vật có khối lượng cùng bằng \(m\). Thời điểm ban đầu (t = 0), giữ lò xo \(k_1\) dãn một đoạn \(3cm\), lò xo \(k_2\) nén một đoạn \(6cm\) rồi đồng thời thả nhẹ để hai vật dao động điều hoà. Bỏ qua mọi ma sát. Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vật trong quá trình dao động xấp xỉ bằng :
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiĐáp án : B
Cách giải :
- Tần số góc của vật 1 và vật 2 là : \(\left\{ \begin{array}{l}{\omega _1} = \sqrt {\dfrac{{{k_1}}}{m}} = \sqrt {\dfrac{{100}}{m}} = \dfrac{{10}}{{\sqrt m }}\\{\omega _2} = \sqrt {\dfrac{{{k_2}}}{m}} = \sqrt {\dfrac{{25}}{m}} = \dfrac{5}{{\sqrt m }}\end{array} \right. \Rightarrow {\omega _1} = 2{\omega _2}\)
- Lò xo k1 có chiều dài tự nhiên l1 = 35cm. Lò xo k2 có chiều dài tự nhiên l2 = 26cm
→ Vị trí cân bằng của hai lò xo cách nhau theo phương ngang 1 đoạn : \(35 – 26 = 9cm\)
- Thời điểm ban đầu (t = 0), giữ lò xo k1 dãn một đoạn 3cm, lò xo k2 nén một đoạn 6cm rồi đồng thời thả nhẹ để hai vật dao động điều hoà. Chọn gốc toạ độ trùng với VTCB của lò xo k1.
→ Phương trình dao động điều hoà của hai vật : \(\left\{ \begin{array}{l}{x_1} = 3\cos \left( {{\omega _1}t} \right) = 3\cos \left( {2.{\omega _2}t} \right)\\{x_2} = - 9 + 6\cos \left( {{\omega _2}t + \pi } \right) = - 9 - 6\cos \left( {{\omega _2}t} \right)\end{array} \right.\)
→ Khoảng cách giữa hai vật theo phương ngang trong quá trình dao động là : \(\Delta x = \left| {{x_1} - {x_2}} \right| = \left| {3\cos \left( {2.{\omega _2}t} \right) + 9 + 6\cos \left( {{\omega _2}t} \right)} \right|\)
Vì :
\(\begin{array}{l}\cos \left( {2.{\omega _2}t} \right) = 2{\cos ^2}\left( {{\omega _2}t} \right) - 1 \Rightarrow \Delta x = \left| {3\left( {2{{\cos }^2}\left( {{\omega _2}t} \right) - 1} \right) + 9 + 6\cos \left( {{\omega _2}t} \right)} \right|\\ \Rightarrow \Delta x = \left| {6.{{\cos }^2}\left( {{\omega _2}t} \right) + 6\cos \left( {{\omega _2}t} \right) + 6} \right|\end{array}\)
Đặt : \(a = \cos \left( {{\omega _2}t} \right) \Rightarrow \Delta x = \left| {6.{a^2} + 6a + 6} \right|\)
Ta có :
\(\begin{array}{l}6.{a^2} + 6a + 6 = 6\left( {{a^2} + a + 1} \right) = 6\left( {{{\left( {a + \dfrac{1}{2}} \right)}^2} + \dfrac{3}{4}} \right) = 6.{\left( {a + \dfrac{1}{2}} \right)^2} + 4,5\\6.{\left( {a + \dfrac{1}{2}} \right)^2} + 4,5 \le 4,5 \Rightarrow {\left( {6.{a^2} + 6a + 6} \right)_{\min }} = 4,5\\ \Rightarrow \Delta {x_{\min }} = 4,5cm\end{array}\)
→ Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai vật trong quá trình dao động là : \({d_{\min }} = \sqrt {M{N^2} + \Delta x_{\min }^2} = \sqrt {{9^2} + 4,{5^2}} = 10,06cm\)
Đề thi thử Tốt nghiệp THPT môn Vật lí năm 2023-2024
Trường THPT Lê Thánh Tôn
Câu hỏi liên quan
-
Pin quang điện hoạt động dựa trên
-
Đặt điện áp \(u = 100\cos \left( {100\pi t - \dfrac{\pi }{4}} \right)V\) vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp. Khi đó dòng điện trong mạch có biểu thức \(i = 2\cos \left( {100\pi t + \dfrac{\pi }{{12}}} \right)A\). Công suất tiêu thụ của đoạn mạch là:
-
Chiếu bức xạ đơn sắc có bước sóng \(0,3µm\) vào một chất thì thấy có hiện tượng qunag phát quang. Cho biết công suất của chùm sáng phát quang chỉ bằng \(0,3{\%}\) công suất của chùm sáng kích thích và cứ \(200\) photon ánh sáng kích thích cho 1 photon ánh sáng phát quang. Bước sóng ánh sáng phát quang là:
-
Số bội giác của kính lúp khi ngắm chừng ở vô cực được tính bằng công thức nào sau đây?
-
Một pin có suất điện động 1,5V và điện trở trong là \(0,5\Omega \). Mắc một bóng đèn có điện trở \(2,5\Omega \) vào hai cực của pin này thành mạch điện kín. Cường độ dòng điện chạy qua đèn là
-
Một vật phát sóng điện từ dùng mạch \(LC\) lý tưởng. Biết điện tích cực đại trên một bản tụ là 2nC và dòng điện cực đại qua cuộn cảm là \(0,3A\). Sóng điện từ do mạch dao độn này phát ra thuộc loại:
-
Một bể nước có độ sâu \(1,8m\). Đáy bể phẳng, nằm ngang. Một chùm ánh sáng mặt trời hẹp, song song chiếu vào mặt nước dưới góc \(i\), với \(sini = 0,8\). Chiết suất của nước đối với ánh sáng đó là \(1,331\); với ánh sáng tím là \(1,343\). Bề rộng của dải quang phổ dưới đáy bể là:
-
Một vật dao động điều hòa trên trục Ox theo phương trình \(x = A\cos \left( {\dfrac{\pi }{3}t + \varphi } \right)\) ( t tính bằng giây). Trong ba khoảng thời gian theo thứ tự liên tiếp là \(\Delta t = 1s;\Delta {t_2} = \Delta {t_3} = 2s\) thì quãng đường chuyển động của vật lần lượt là \({S_1} = 5cm;{S_2} = 15cm\) và quãng đường S3. Quãng đường S3 gần nhất với giá trị nào sau đây:
-
Khi đặt điện áp \(u = {U_0}\cos \omega t\,\left( V \right)\) vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp thì hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai đầu điện trở, hai đầu cuộn dây thuần cảm và hai đầu tụ điện lần lượt là \(15V ; 50V ; 70V\). Giá trị của \(U_0\) bằng :
-
Xét sự giao thoa của hai sóng trên mặt nước có bước sóng \(λ\) phát ra từ hai nguồn kết hợp đồng pha. Những điểm trong vùng giao thoa có biên độ cực đại khi hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn có giá trị bằng:
-
Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín khi từ thông qua mạch biến thiên gọi là:
-
Một con lắc đơn dao động với tần số \(f\). Nếu tăng khối lượng của con lắc lên 2 lần thì tần số dao động của con lắc đơn là:
-
Hạt nhân X bị phóng xạ thành hạt nhân bền Y. Hình bên là đồ thị biểu diễn sụ phụ thộc của số hạt nhân X và số hạt nhân Y theo thời gian. Lúc \(t = 6\) ngày, tỷ số giữa hạt nhân X và số hạt nhân Y là:
-
Trên sợi dây căng ngang dài 40cm, hai đầu cố định đang có sóng dừng với tần số f xác định. Hình vẽ bên mô tả hình dạng sợi dây ở thời điểm t1 và thời điểm \({t_2} = {t_1} + \dfrac{1}{{6f}}\). Tỉ số giữa tốc độ truyền sóng trên dây và tốc độ dao động cực đại của điểm M xấp xỉ bằng
-
Theo mẫu nguyên tử Bo, mức năng lượng của trạng thái dừng thứ n của nguyên tử Hidro được xác định theo công thức \({E_n} = - \dfrac{{13,6}}{{{n^2}}}\left( {eV} \right);\left( {n = 1,2,3...} \right)\) Gọi R1 là bán kính quỹ đạo của e khi nguyên tử Hidro ở tạng thái dừng L. Khi nguyên tử ở trạng thái dừng ứng với bán kính bằng 9R1 thì tỷ số bước sóng lớn nhất và bước sóng nhỏ nhất của photon mà nguyên tử Hidro có thể phát xạ là:
-
Phản ứng hạt nhân không tuân theo:
-
Một sóng cơ lan truyền trên một sợi dây dài. Ở thời điểm t0, tốc dộ dao động của các phần tử tại B và C đều bằng v0. còn phần tử tại trung điểm D của BC đang ở biên. Ở thời điểm t1, vận tốc của các phần tử tại B và C có giá trị đều bằng v0 thì phần tử tại D lúc đó đang có tốc độ bằng:
-
Cho phản ứng hạt nhân: \({}_{11}^{23}Na + {}_1^1H \to {}_2^4He + {}_{10}^{20}Ne\)
Khối lượng nghỉ của các hạt nhân \({}_{11}^{23}Na\); \({}_{10}^{20}Ne\); \({}_2^4He;{}_1^1H\) lần lượt là : \({m_{Na}} = 22,9837u\); \({m_{Ne}} = 19,9869u\); \({m_{He}} = 4,0015u\); \({m_H} = 1,0073u\). Biết \(1u = 931,5 MeV/c^2\). Phản ứng trên:
-
Trong thí nghiệm Y – âng về giao thoa với ánh sáng đơn sắc, nếu giữ nguyên bước sóng , giữ nguyên khoảng cách giữa hai khe S1S2; đồng thời tăng khoảng cách từ mặt phẳng chứa S1S2 đến màn lên 2 lần thì khoảng vân sẽ:
-
Ứng dụng của việc khảo sát quang phổ liên tục là xác định:
