60 Bài tập trắc nghiệm Con lắc lò xo chọn lọc, có đáp án (phần 2)



60 Bài tập trắc nghiệm Con lắc lò xo chọn lọc, có đáp án (phần 2)

Câu 21: Con lắc lò xo gồm vật m và lò xo k dao động điều hòa, khi mắc thêm vào vật m một vật khác có khối lượng gấp 3 lần vật m thì chu kì dao động của chúng

A. tăng lên 3 lần

B. giảm đi 3 lần

C. tăng lên 2 lần

D. giảm đi 2 lần

Chọn C. Chu kì dao động của hai con lắc :

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 22: Khi treo vật m vào lò xo k thì lò xo giãn ra 2,5 cm, kích thích cho m dao động. Chu kì dao động tự do của vật là :

A. 1 s        B. 0,5 s        C. 0,32 s        D. 0,28 s

Chọn C. Tại vị trí cân bằng trọng lực tác dụng vào vật cân bằng với lực đàn hồi của là xo:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 23: Một con lắc lò xo dao động thẳng đứng. Vật có khối lượng m = 0,2 kg. Trong 20 s con lắc thực hiện được 50 dao động. Tính độ cứng của lò xo

A. 60 N/m        B. 40 N/m        C. 50 N/m        D. 55 N/m

Chọn C. Trong 20s con lắc thực hiện được 50 dao động, ta phải có : T = t/N = 0,4s.

Mặt khác: Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 24: Hai lò xo có chiều dài bằng nhau độ cứng tương ứng là k1, k2. Khi mắc vật m vào một lò xo k1, thì vật m dao động với chu kì T1 = 0,6 s. Khi mắc vật m vào lò xo k2, thì vật m dao động với chu kì T2 = 0,8 s. Khi mắc vật m vào hệ hai lò xo k1 song song với k2 thì chu kì dao động của m là.

A. 0,48 s        B. 0,7 s        C. 1,00 s        D. 1,4

Chọn A. Chu kì T1, T2 xác định từ phương trình:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

k1, k2 ghép song song, độ cứng của hệ ghép xác định từ công thức : k = k1 + k2. Chu kì dao động của con lắc lò xo ghép

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 25: Vật có khối lượng m = 160 g được gắn vào lò xo có độ cứng k = 64 N/m đặt thẳng đứng, vật ở trên. Từ vị trí cân bằng, ấn vật xuống theo phương thẳng đứng đoạn 2,5 cm và buông nhẹ. Chọn trục Ox hướng lên, gốc tại vị trí cân bằng, gốc thời gian lúc buông vật. Lực tác dụng lớn nhất và nhỏ nhất lên giá đỡ là (g = 10 m/s2)

A. 3,2 N; 0 N        B. 1,6 N; 0 N         C. 3,2 N; 1,6 N         D. 1,760 N; 1,44 N

Chọn A. Ta có:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Từ vị trí cân bằng, ấn vật xuống theo phương thẳng đứng đoạn 2,5 cm và buông ⇒ Δl = A = 2,5 cm

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 26: Trên mặt phẳng nghiêng α = 30° đặt con lắc lò xo. Vật có độ cứng 64 N/m, khối lượng vật là 160 g, vật ở dưới. Bỏ qua mọi ma sát. Từ vị trí cân bằng, kéo vật xuống theo phương trục lò xuống 1 đoạn 1 cm và buông nhẹ. Lực tác dụng lớn nhất và nhỏ nhất lên giá đỡ là (g = 10 m/s2)

A. 1,6N; 0N        B. 1,44N; 0,16N         C. 3,2N; 1,6N         D. 1,760N; 1,44N

Chọn B

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Ta có:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Từ vị trí cân bằng, ấn vật xuống theo phương thẳng đứng đoạn 1cm và buông ⇒ A = 1 cm.

⇒ F = k(Δl + A) = 1,44 N và F = k(Δl - A) = 0,16 N, khi Δl > A

Câu 27: Vật có khối lượng m = 160 g được gắn vào lò xo có độ cứng k = 64 N/m đặt thẳng đứng, vật ở dưới. Từ vị trí cân bằng, ấn vật xuống theo phương thẳng đứng đoạn 2,5 cm và buông nhẹ. Chọn trục Ox hướng lên, gốc tại vị trí cân bằng, gốc thời gian lúc buông vật. Phương trình dao động của vật là :

A. 2,5cos(20t + π) mm

B. 2,5cos(20t + π/2) cm

C. 2,5cos(20t + π) cm

D. 5cos(20t + π) cm

Chọn C. Phương trình dao động: x = Acos(ωt + φ); với ω = √(k/m) 20 rad/s

Từ VTCB x = A và buông nhẹ ⇒ A = 2,5 cm

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 28: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Kíck thích dao động đều hòa theo phương thẳng đứng. Chu kì và biên độ của con lắc lần lượt là 0,4 s và 8 cm. Chọn trục x’x phương thẳng đứng. Chiều dương hướng lên trên, gốc tọa độ tại VTCB, gốc thời gian t = 0 khi lực đàn hồi của lò xo cực tiểu và cđ theo chiều trục tọa độ. Lấy g = π2 = 10 m/s2. Thời gian ngắn nhất kể từ t = 0 đến khi lực đàn hồi cực đại là

A. 4/15 s        B. 2/15 s         C. 7/15 s        D. 11/15 s

Câu 29: Con lắc lò xo treo vào giá cố định, khối lượng vật nặng là m = 100g. Con lắc dao động điều hoà theo phương trình x = cos (10√5t) cm. Lấy g = 10 m/s2. Lực đàn hồi cực đại và cực tiểu tác dụng lên giá treo có giá trị là

A. Fmax = 1,5 N; Fmin = 0,5 N

B. Fmax = 1,5 N; Fmin = 0 N

C. Fmax = 2 N; Fmin = 0,5 N

D. Fmax = 1 N; Fmin = 0 N.

Chọn A.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

T = 0,4 s ⇒ ω = 5π rad/s. Tại VTCB: kΔl = mg ⇒ k/m = g/Δl ⇔ ω2 = g/Δl

Tính được Δl = 4 cm

Góc quay hình vẽ (từ lúc t = 0 thì x0 = 4 cm đến lúc lực đàn hồi cực đại x = – A): π + π/3 = 4π/3

Suy ra thời gian quay: Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Đó là thời gian ngắn nhất kể từ t = 0 đến khi lực đàn hồi cực đại là 4/15 s

Câu 30: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa với phương trình x = 2cos20t (cm). Chiều dài tự nhiên của lò xo là l0 = 30 cm, lấy g = 10 m/s2. Chiều dài nhỏ nhất và lớn nhất của lò xo trong quá trình dao động lần lượt là

A. 28,5 cm và 33 cm

B. 31 cm và 36 cm

C. 30,5 cm và 34,5 cm

D. 32 cm và 34 cm

Chọn C.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

⇒ lmax = l0 + Δl + A = 0,3 + 0,025 + 0,02 = 0,345 m = 34,5 cm

lmin = l0 + Δl – A = 0,3 + 0,025 + 0,02 = 0,305 m = 30,5 cm

Câu 31: Một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương ngang với năng lượng dao dộng là 1 J và lực đàn hồi cực đại là 10 N. I là đầu cố định của lò xo. Khoảng thời gian ngắn nhất giữa 2 lần liên tiếp điểm I chịu tác dụng của lực kéo là 5√3 N là 0,1s. Quãng đường dài nhất mà vật đi được trong 0,4 s là :

A. 60 cm        B. 64 cm         C.115 cm         D. 84 cm

Chọn A

Cách giải 1: Cơ năng : W = (1/2)k.A2 .

Lực đàn hồi cực đại của con lắc dđ trên mặt phẳng ngang: F = kA.

Suy ra: k = 50 N/m, A = 0,2 m. Lực kéo: F = kx

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Đây là vị trí đặc biệt suy ra khoảng thời gian điểm I bị kéo là T/6 = 0,1 s ⇒ T = 0,6 s.

Suy ra 0,4 = 2T/3 = T/2 + T/6. Quãng đường đi được lớn nhất là

2A + A = 3A = 60 cm

Cách giải 2: (1/2)k.A2 = 1 J ; kA = 10 N ⇒ A = 0,2 m = 20 cm.

Khi lực kéo bằng F = kx = 5√3 N

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

khoảng thời gian ngắn nhất giữa 2 lần liên tiếp vật qua li độ x = (A√3)/2 là

t = T/6 = 0,1 s ⇒ T = 0,6 s.

Quãng đường lớn nhất mà vật đi được trong 0,4 s = 2T/3 bằng quãng đường vật đi được trong một chu kỳ trừ đi quãng nhỏ nhất vật đi được trong một phần ba chu kì là A = A/2 + A/2. Suy ra Smax = 4A – A = 3A = 60 cm

Câu 32: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng được kích thích cho dao động điều hòa. Thời gian quả cầu đi từ vị trí cao nhất đến vị trí thấp nhất là 1,5 s và tỉ số giữa độ lớn của lực đàn hồi lò xo và trọng lượng quả cầu gắn ở đầu con lắc khi nó ở vị trí thấp nhất là 76/75. Lấy gia tốc rơi tự do là g = π2 m/s2. Biên độ dao động là:

A. 5 cm         B. 3 cm         C. 4 cm         D. 2 cm

Chọn D.

Dễ thấy T = 2t = 2.1,5 = 3s, ω = 2π/T = 2π/3 rad/s, k = mω2, mg = kΔl

Theo bài ta có:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 33: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 100 N/m dao động điều hòa phương trình x = Acos(ωt + φ) . Biểu thức thế năng là: Et = 0,1cos(4πt + π/2) + 1 J. Phương trình li độ là:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn C.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 34: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng có độ cứng 10 N/m, vật có khối lượng 25 g, lấy g = 10 m/s2. Ban đầu người ta nâng vật lên sao cho lò xo không biến dạng rồi thả nhẹ cho vật dao động, chọn gốc thời gian lúc vật bắt đầu dao động, trục ox thẳng đứng chiều dương hướng xuống. Động năng và thế năng của vật bằng nhau vào những thời điểm là:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn C.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 35: Con lắc lò xo nằm ngang, gồm lò xo có độ cứng k = 100 N/m, vật nặng khối lượng 100 g, được tích điện q = 2.10-5 C (cách điện với lò xo, lò xo không tích điện). Hệ được đặt trong điện trường đều có E nằm ngang (E = 105 V/m). Bỏ qua mọi ma sát, lấy π2 = 10. Ban đầu kéo lò xo đến vị trí dãn 6 cm rồi buông cho nó dao động điều hòa (t = 0). Xác định thời điểm vật đi qua vị trí lò xo không biến dạng lần thứ 2013?

A. 201,30 s        B. 402,46 s        C. 201,27 s        D. 402,50 s

Chọn C.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chu kỳ T = 0,2 s. Vật m tích điện q > 0 dao động ngang trong điện trường chịu thêm Fn không đổi giống trường hợp treo thẳng đứng.

Phương trình ĐL II Newton cho vật m khi cân bằng ở VTCB mới O’: Fnh + Fn = 0

Chiếu lên chiều + ta có: – Fđh + Fđ = 0

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Ta có OA = 6 cm ⇒ O’A = 6 – 2 = 4 cm.

Biên độ dao động của vật trên trục O’x là A’ = O’A = 4 cm (vì buông v = 0). Thời điểm vật qua vị trí lò xo không biến dạng lần thứ nhất là vị trí O (có li độ – 2 cm) so với O’ là t1 = T/4 + T/12 = T/3 = 2/30 s

Thời điểm vật qua vị trí lò xo không biến dạng lần thứ 2013 là :

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 36: Một con lắc lò xo gồm quả cầu nhỏ m mang điện tích q = + 5.10-5 C và lò xo có độ cứng k = 10 N/m, dao động điều hòa với biên độ 5 cm trên mặt phẳng nằm ngang không ma sát. Tại thời điểm quả cầu đi qua vị trí cân bằng và có vận tốc hướng ra xa điểm gắn lò xo với giá nằm ngang, người ta bật một điện trường đều có cường độ E = 104 V/m, cùng hướng với vận tốc của vật. Tỉ số tốc độ dao động cực đại của quả cầu sau khi có điện trường và tốc độ dao động cực đại của quả cầu trước khi có điện trường bằng

A. 2        B. √3         C. √2        D. 3

Chọn C. Tốc độ tại vị trí cân bằng cũ là: v = ωA. Vị trí cân bằng mới cách VTCB cũ một đoạn:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 37: Một con lắc lò xo nằm ngang trên mặt bàn nhẵn cách điện gồm vật nặng tích điện q = 100 μC, lò xo có độ cứng k = 100 N/m. trong một điện trường đều E có hướng dọc theo trục lò xo theo chiều lò xo giãn Từ VTCB kéo vật một đoạn 6 cm rồi thả nhẹ, vật dao động điều hòa, Tốc độ khi qua VTCN là 1,2 m/s. Độ lớn cường độ điện trường E là 2,5.104 V/m. Thời điểm vật qua vị trí có Fđh = 0,5 N lần thứ 2

A. π/10 s         B. π/30        C. π/20        D. π/5

Chọn B

Tại VTCB lò xo giãn Δlo = qE/k = 2,5.10-2 m = 2,5 cm

Vậy khi Fnh = 0,5 N ⇒ |Δl| = 0,5.10-2m = 0,5 cm. Khi đó vật có li độ là x = – 3 cm và x = – 2 cm

Thời điểm ban đầu của vât là t = 0 khi ở VTCB x = A = 6 cm nên vật qua VT lò xo giãn lần 2 tại VT x = – 3 cm. Khi đó góc quét là 2π/3 và thời điểm là t = φ/ω = 2π/ (3.20) = π/30 s

Câu 38: Lò xo nhẹ có độ cứng k, một đầu treo vào điểm cố định, đầu còn lại gắn với quả nặng có khối lượng m. Khi m ở vị trí cân bằng thì lò xo bị dãn một đoạn Δl. Kích thích cho quả nặng dao động điều hòa theo phương thẳng đứng xung quanh vị trí cân bằng của nó với chu kì T. Xét trong một chu kì dao động thì thời gian mà độ lớn gia tốc của quả nặng lớn hơn gia tốc rơi tự do g tại nơi treo con lắc là 2T/3. Biên độ dao động A của quả nặng m là

A. Δl/2         B. √2Δl         C. 2Δl        D. √3Δl

Chọn C.

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Vậy thời gian mà độ lớn gia tốc lớn hơn g là thời gian vật đi từ biên A đến Δl và ngược lại và từ – Δl đến – A và ngược lại. Thời gian vật đi từ biên A đến Δl:

Δt = Δφ/ω suy ra thời gian vật đi trong một chu kì là:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 39: Một con lắc lò xo nằm ngang có vật nhỏ khối lượng m, dao động điều hoà với biên độ A. Khi vật đến vị trí có động năng bằng 3 lần thế năng thì một vật khác m' (cùng khối lượng với vật m) rơi thẳng đứng và dính chặt vào vật m thì khi đó 2 vật tiếp tục dao động điều hoà với biên độ

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Chọn B. Khi vật đến vị trí có động năng bằng 3 lần thế năng tức x = A/2. Lúc này vận tốc của vật Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án thì va chạm mềm với vật m’

Áp dụng đinh luật bảo toàn động lượng theo phương ngang

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Áp dụng công thức độc lập

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Câu 40: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 40 N/m đầu trên được giữ cố định còn phia dưới gắn vật m. Nâng m lên đến vị trí lò xo không biến dạng rồi thả nhẹ vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ 2,5 cm. Lấy g = 10 m/s2 .Trong quá trình dao động, trọng lực của m có công suất tức thời cực đại bằng

A. 0,41 W        B. 0,64 W        C. 0,5 W         D. 0,32 W

Chọn C. Công suất tức thời của trọng lực P = mgv với v là vận tốc của vật m:

Vật Lí lớp 12 | Lý thuyết và Bài tập Vật Lí 12 có đáp án

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí lớp 12 có trong đề thi THPT Quốc gia khác:

Ngân hàng trắc nghiệm miễn phí ôn thi THPT Quốc Gia tại khoahoc.vietjack.com

KHÓA HỌC GIÚP TEEN 2002 ĐẠT 9-10 THI THPT QUỐC GIA

Tổng hợp các video dạy học từ các giáo viên giỏi nhất - CHỈ TỪ 399K tại khoahoc.vietjack.com


con-lac-lo-xo.jsp


Các loạt bài lớp 12 khác
Khóa học 12