Tailieumoi.vn giới thiệu bộ câu hỏi ôn tập Vật lí có đáp án được biên soạn bám sát chương trình học giúp bạn ôn luyện và bổ sung kiến thức môn Vật lí để đạt kết quả cao trong kì thi sắp tới. Mời các bạn đón xem:

Top 1000 câu hỏi thường gặp môn Vật lí có đáp án (phần 1)

Bài 3: Tại nơi có gia tốc trọng trường g, một con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc α₀ nhỏ. Lấy mốc thế năng ở vị trí cân bằng, khi con lắc chuyển động nhanh dần theo chiều dương đến vị trí có động năng bằng thế năng thì li độ góc α của con lắc bằng:

A. α₀ .

B. $-\frac{{\alpha }_0}{\sqrt{2}}$ .

C. $\frac{{\alpha }_0}{\sqrt{2}}$ .

D. $\frac{{\alpha }_0}{\sqrt{3}}$ .

Lời giải

Đáp án đúng: B

Ta có: Thế năng và cơ năng của con lắc:

${\text{W}}_t=\frac{1}{2}mg\mathcal{l}{\alpha }^2;\text{ W}=\frac{1}{2}mg\mathcal{l}{\alpha }_0^2$

Khi ${\text{W}}_d={\text{W}}_t\Rightarrow \text{W}={\text{W}}_d{\text{+W}}_t=2W_t$

$\iff \frac{1}{2}mg\mathcal{l}{\alpha }_0^2=2.\frac{1}{2}mg\mathcal{l}{\alpha }^2\Rightarrow \alpha =\pm \frac{{\alpha }_0}{\sqrt{2}}$

Con lắc chuyển động nhanh dần theo chiều dương khi con lắc chuyển động từ biên âm về VTCB theo chiều dương (vùng 3) $\Rightarrow \alpha =-\frac{{\alpha }_0}{\sqrt{2}}$ .

Lý thuyết Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

I. Động năng

- Động năng của vật dao động điều hòa được xác định bởi biểu thức

$W_d=\frac{1}{2}m{\omega }^2(A^2-x^2)$

- Đồ thị cho thấy, khi vật đi từ VTCB tới vị trí biên thì động năn của vật đang từ cực đại giảm đến 0. Khi vật đi từ vị trí biên về VTCB thì động năng của vật tăng từ 0 đến giá trị cực đại

II. Thế năng

- Theo định luật bảo toàn năng lượng, nếu bỏ qua ma sát thì động năng của vật không mất đi mà chuyển dần thành thế năng của vật và ngược lại nên ta có:

$W_t=\frac{1}{2}m{\omega }^2{x}^2$

- Đồ thị biến thiên thế năng theo li độ x cũng là một đường Parabol nhưng bề lõm hướng lên như hình 5.2 và có giá trị cực đại: $W_{tmax}=W_{dmax}=\frac{1}{2}m{\omega }^2{A}^2$

III. Cơ năng

- Trong dao động điều hòa, có sự chuyển hóa qua qua lại giữa động năng và thế năng của vật, còn cơ năng, tức tổng động năng và thế năng thì được bảo toàn

$W=W_d+W_t=\frac{1}{2}m{\omega }^2{A}^2$