Các dạng bài tập ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lí - Dạng 5: Bài toán lực kéo về trong dao động điều hòa - Đỗ Ngọc Hà (Có lời giải chi tiết)

Nội dung text: Các dạng bài tập ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lí - Dạng 5: Bài toán lực kéo về trong dao động điều hòa - Đỗ Ngọc Hà (Có lời giải chi tiết)

1. DẠNG 5. BÀI TOÁN LỰC KÉO VỀ TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA ❖ KIẾN THỨC TRỌNG TÂM g CLĐ:2  mgS  Fkv 2  Lực kéo về xác định theo công thức: Fkv ma m x k CLLX :2 m  Fkv kx Fkv dao động cùng phương, ngược chiều và cùng tần số với li độ x.  Fkv luôn hướng về VTCB. Ví dụ 1. (THPT QG 2018): Một vật nhỏ khối lượng 200 g dao động điều hòa với tần số 0,5 Hz. Khi lực kéo về tác dụng lên vật là 0,1 N thì động năng của vật có giá trị 1 mJ. Lấy 2 10 . Tốc độ của vật khi đi qua vị trí cân bằng là A. 18,7 cm/s .B. 37,4 cm/s .C. 1,89 cm/s .D. 9,35 cm/s . Hướng dẫn giải Fkv 0,1 2 Fkv ma a 0,5 m / s m 0,2 Ta có: 1 2W 2.10 3 W mv2 v đ 0,1 m / s đ 2 m 0,2 2 2 v 2 a Mặt khác v A  x2 a x v v2 max  2 max  2 Thay số ta có:  2 f 2 .0,5 rad/s 0,52 v 0,12 0,1879 m/s v 18,79 cm/s . max 2 max Đáp án A. Ví dụ 2. (THPT QG 2017): Ở một nơi trên Trái Đất, hai con lắc đơn có cùng chiều dài đang dao động điều hòa với cùng biên độ. Gọi m1, F1 và m2 , F2 lần lượt là khối lượng, độ lớn lực kéo về cực đại của con lắc thứ nhất và của con lắc thứ hai. Biết m1 m2 1,2 kg và 2F2 3F1 . Giá trị của m1 là A. 600 g.B. 720 g.C. 480 g.D. 400 g. Hướng dẫn giải Hai con lắc dao động cùng biên độ S và cùng tần số góc  (do cùng chiều dài dây treo) ta luôn có tỉ số: 2 F1 m1. .S F m m 2 1 1 2F2 3F1 1 2 F2 m2. .S F2 m2 m2 3 3 m m 1,2 kg m m 1,2 kg m 0,48 kg 480 g 1 2 1 2 2 1 Trang 1
2. Đáp án C. Ví dụ 3. (THPT QG 2016): Cho hai vật dao động điều hòa dọc theo hai đường thẳng cùng song song với trục Ox. Vị trí cân bằng của mỗi vật nằm trên đường thẳng vuông góc với trục Ox tại O. Trong hệ trục vuông góc xOv, đường (1) là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc và li độ của vật 1, đường (2) là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc và li độ của vật 2 (hình vẽ). Biết các lực kéo về cực đại tác dụng lên hai vật trong quá trình dao động là bằng nhau. Tỉ số giữa khối lượng của vật 2 với khối lượng của vật 1 là 1 1 A. .B. 3.C. 27.D. . 3 27 Hướng dẫn giải x1max A1 a Từ đồ thị, ta nhận thấy 1 x2max A2 3a v1max 1 A1 3b Và 2 v2max 2 A2 b Từ (1) và (2) ta có: A 3a v  A 3b  A 2 3  1max 1 1 3 1 3 2 A1 a  1 9 3 v2max 2 A2 b 2 A1 2 Hai dao động có cùng độ lớn lực kéo về cực đại nên: 2 2 2 m2 1 A1 2 1 Fkvmax m11 A1 m22 A2 2 9 . 27 . m1 2 A2 3 Đáp án C. Trang 2