Ở một nơi trên mặt đất, hai con lắc đơn có chiều dài l và 4l đang dao động điều hòa trong cùng một mặt phẳng thẳng đứng với cùng biên độ góc \(α_0=10,0^∘\). Quan sát các con lắc dao động thì thấy rằng: khi các dây treo của hai con lắc song song với nhau thì li độ góc của mỗi con lắc chỉ có thể nhận giá trị \(α_1\) hoặc giá trị \(α_2\) hoặc giá trị \(α_3 (α_1<α_2<α_3 )\). Giá trị của \(α_3\) là
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTừ chiều dài các con lắc suy ra tần số góc \(\omega_2=2\omega_1=2\omega\) Chọn t=0 là lúc hai con lắc song song nhau và đang chuyển động cùng chiều (chắc chắn sẽ có thời điểm như vậy), tức là chúng cùng pha ban đầu
.jpg)
\(\alpha_1=\alpha_0\cos{\left(\omega t+\varphi\right)}\\ \alpha_2=\alpha_0\cos{\left(2\omega t+\varphi\ \right)}\)
Mỗi lần các con lắc song song nhau là lúc chúng có cùng li độ, tức là \(\alpha_1=\alpha_2\). Trên đồ thị, các điểm cắt nhau của các đồ thị cho ta giá trị \(\alpha\) tương ứng.
Sau thời gian 2T thì trạng thái ban đầu lặp lại, hay nói cách khác, ta chỉ cần xét trong khoảng thời gian này là đủ. Rõ ràng có đến 5 điểm cắt giữa hai đồ thị và có 4 giá trị \(\alpha\) khác nhau. Để chỉ có 3 giá trị \(\alpha\), ta có thể thử dịch điểm đầu và cuối về vị trí cân bằng hoặc lên biên. Trog hai cách dịch chuyển đó, nếu dịch ra biên thì chúng ta chỉ có 2 giá trị của \(\alpha\), như vậy điểm đầu và cuối ở vị trí cân bằng là hợp lý, nó như hình dưới đây:
.jpg)
Đến đây thì rõ ràng \(\varphi=-\frac{\pi}{2}\). Ta tìm các giá trị \(\alpha\) bằng nhiều cách, nhưng có lẽ dùng máy tính nhanh nhất. Đó là giải phương trình \(\cos{\left(2\omega t -\frac{\pi}{2}\right)}=\cos{\left(\omega t -\frac{\pi}{2}\right)}\) Bấm máy tính (coi \(x=\omega t\)) thì được \(x=1\text{,}047\), và \(\alpha_3=8\text{,}66^o\)
Đề thi minh họa tốt nghiệp THPT năm 2022 môn Vật Lý
Bộ Giáo Dục và Đào Tạo
Câu hỏi liên quan
-
Khi nói về thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào sau đây sai?
-
Gọi \(m_p\) là khối lượng của prôtôn, \(m_n\) là khối lượng của notron, \(m_X\) là khối lượng của hạt nhân \( _Z^A X\) và c là tốc độ của ánh sáng trong chân không. Đại lượng \(W_lk=[Zm_p+(A-Z)m_n-m_X ] c^2\) được gọi là
-
Hiện tượng nào sau đây được ứng dụng để đúc điện?
-
Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở 20Ω mắc nối tiếp với cuộn cảm thuần thì cảm kháng của đoạn mạch là 30Ω. Độ lệch pha của điện áp hai đầu đoạn mạch so với cường độ dòng điện trong mạch là
-
Số prôtôn có trong hạt nhân \( _3^6 Li\) là
-
Trong sự truyền sóng cơ, tốc độ lan truyền dao động trong môi trường được gọi là
-
Bộ phận nào sau đây có trong sơ đồ khối của một máy phát thanh vô tuyến đơn giản?
-
Khi nói về ánh sáng đơn sắc, phát biểu nào sau đây sai?
-
Một dòng điện xoay chiều hình sin có cường độ cực đại là \(I_0\) và cường độ hiệu dụng là I. Công thức nào sau đây đúng?
-
Một sợi dây đàn hồi AB căng ngang có đầu B cố định, đầu A nối với một máy rung. Khi máy rung hoạt động, đầu A dao động điều hòa thì trên dây có sóng dừng với 4 bụng sóng. Đầu A được coi là một nút sóng. Tăng tần số của máy rung thêm một lượng 24" " Hz thì trên dây có sóng dừng với 6 bụng sóng. Biết tốc độ truyền sóng trên dây không đổi. Tần số nhỏ nhất của máy rung để trên dây có sóng dừng là
-
Một mạch dao động lí tưởng đang có dao động điện từ tự do. Coi rằng không có sự tiêu hao năng lượng điện từ trong mạch. Khi năng lượng điện trường của mạch là 1,32mJ thì năng lượng từ trường của mạch là 2,58mJ. Khi năng lượng điện trường của mạch là 1,02mJ thì năng lượng từ trường của mạch là
-
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn sáng phát ra ánh sáng đơn sắc có bước sóng 600nm. Hai khe hẹp cách nhau một khoảng a và cách màn quan sát một khoảng D với D=1200a. Trên màn, khoảng vân giao thoa là
-
Một con lắc đơn có vật nhỏ khối lượng đang dao động điều hòa ở nơi có gia tốc trọng trường g. Khi vật qua vị trí có li độ góc \(α\) thì thành phần của trọng lực tiếp tuyến với quỹ đạo của vật có giá trị là \(P_t=-mgα\). Đại lượng là
-
Dao động của một vật có khối lượng 100g là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương có li độ là x1 và x2. Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của x1 và x2 theo thời gian t. Theo phương pháp giản đồ Fre-nen, dao động của vật được biểu diễn bởi một vectơ quay. Biết tốc độ góc của vectơ này là 5π/3 rad/s. Động năng của vật ở thời điểm t=0,5s bằng
.jpg)
-
Trong thí nghiệm giao thoa sóng ở mặt nước, hai nguồn kết hợp dao động cùng pha theo phương thẳng đứng. Biết sóng truyền trên mặt nước với bước sóng \(λ\). Ở mặt nước, M là điểm cực tiểu giao thoa cách hai nguồn những khoảng là \( d_1\) và \( d_2\) . Công thức nào sau đây đúng?
-
Một khung dây dẫn kín hình chữ nhật MNPQ đặt cố định trong từ trường đều. Hướng của từ trường B vuông góc với mặt phẳng khung dây như hình bên. Trong khung dây có dòng điện chạy theo chiều MNPQM. Lực từ tác dụng lên cạnh MN cùng hướng với
-
Biết cường độ âm chuẩn là \({10^{ - 12}}W/m^2\). Tại một điểm có cường độ âm là \({10^{ - 8}}W/m^2\) thì mức cường độ âm tại đó là
-
Khi một nhạc cụ phát ra một âm cơ bản có tần số \(2f_0,3f_0,4f_0...\) thì nhạc cụ đó đồng thời phát ra một loạt các họa âm có tần số Họa âm thứ hai có tần số là
-
Cho mach điện như hình H1, trong đó tụ điện có điện dung C thay đổi được. Hình H2 là đồ thị biểu diển sự phụ thuộc của điên áp u_AB giữa hai điểm A và B theo thời gian t. Biết rằng, khi C= \(C_1\) thì điện áp giữa hai đầu cuộn dây là \(u_AM=15cos(100πt+φ)(V)\), khi C= \(C_2\) thì điện áp giữa hai đầu tụ điện là \(u_MB=10√3 cos(100πt-φ/2+π/4)(V)\). Giá trị của φ là
.jpg)
-
Trong điện trường đều có cường độ E, hai điểm M và N cùng nằm trên một đường sức và cách nhau một khoảng d. Biết đường sức điện có chiều từ M đến N, hiệu điện thế giữa M và N là UMN. Công thức nào sau đây đúng?
