Các dạng bài tập ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lí - Dạng 6: Bài toán về lực đàn hồi trong dao động của con lắc lò xo - Đỗ Ngọc Hà (Có lời giải chi tiết)

Nội dung text: Các dạng bài tập ôn thi THPT Quốc gia môn Vật lí - Dạng 6: Bài toán về lực đàn hồi trong dao động của con lắc lò xo - Đỗ Ngọc Hà (Có lời giải chi tiết)

1. DẠNG 6: BÀI TỐN VỀ LỰC ĐÀN HỒI TRONG DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC LỊ XO ❖ KIẾN THỨC TRỌNG TÂM  - Lực đàn hồi do lị xo tác dụng lên vật: F đh + Phương: trùng với trục lị xo + Chiều: ngược chiều biến dạng của lị xo + Độ lớn: Fđh k.  k.  0 x với  0 là độ biến dạng của lị xo khi cân bằng Fđh max k.  0 A  A 0 - Độ lớn cực đại, cực tiểu của lực đàn hồi tác dụng lên vật:  Fđh min k.  0 A  A 0  F 0 đh min Ví dụ 1. (Đại học 2013): Gọi M, N,I là các điểm trên một lị xo nhẹ, được treo thẳng đứng ở điểm O cố định. Khi lị xo cĩ chiều dài tự nhiên thì OM MN NI 10 cm. Gắn vật nhỏ vào đầu dưới I của lị xo và kích thích để vật dao động điều hịa theo phương thẳng đứng. Trong quá trình dao động tỉ số độ lớn lực kéo lớn nhất và độ lớn lực kéo nhỏ nhất tác dụng lên O bằng 3; lị xo dãn đều; khoảng cách lớn nhất giữa hai điểm M và N là 12 cm. Lấy g 10 m/s2 ; 2 10. Vật dao động với tần số là A. 2,9 Hz. B. 2,5 Hz. C. 3,5 Hz. D. 1,7 Hz. Hướng dẫn giải + Ở đây ta cần chú ý rằng, chắc chắn con lắc phải dao động với biên độ A nhỏ hơn độ dãn  0 của con lắc tại vị trí cân bằng, điều này đảm bảo lực kéo của lị xo tác dụng lên con lắc nhỏ nhất phải khác khơng F k  0 A  Ta cĩ max 3 A 0 F min k  0 A 2 + Chiều dài tự nhiên của lị xo  0 3MN 30 cm A 2 cm + Chiều dài cực đại của lị xo   0  0 A 3MN 36 cm  4 cm 0 1 g Vậy tần số của dao động này là f 2,5 Hz 2  0 Đáp án B Trang 1
2. Ví dụ 2. (THPT QG 2019): Một con lắc lị xo được treo vào một điểm cố định đang dao động điều hịa theo phương thẳng đứng. Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lực đàn hồi F mà lị xo tác dụng lên vật nhỏ của con lắc theo thời gian t. Tại t 0,15 s, lực kéo về tác dụng lên vật cĩ độ lớn là A. 4,83 N. B. 4,43 N. C. 3,43 N. D. 5,83 N. Hướng dẫn giải Ta cĩ: Fđh max k  0 A 6  A 6 A 5  0 0 F k  A 4  A 4 kA 5 đh min 0 0 Mặt khác ta cĩ: 5T 2 25 0,3 s T 0,24 s  rad / s 4 T 3 Phương trình lực kéo về: Fkv kx kA cos t 5cos t N 25 7 Tại t 0,2 s ;Fkv 5cos .0,2 0 rad 3 6 25 7 t 0,15 25 7 Fkv 5cos t N  Fkv 5cos .0,15 4,83 N 3 6 3 6 Đáp án A. Trang 2