Đề bài

Một con lắc đồng hồ gồm một thanh thẳng, nhẹ, đầu dưới có gắn một vật nặng, đầu trên có thể q quay tự do quanh một trục cố định nằm ngang. Chu kì dao động nhỏ T của con lắc phụ thuộc vào cấu tạo của nó và gia tốc trọng trường g nơi đặt đồng hồ theo biểu thức: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{I}{{Mg{\rm{d}}}}} \), trong đó M là khối lượng của con lắc, d là khoảng cách từ khối tâm của con lắc đến trục quay và g = 9,8 m/s2. I được  gọi là quán tính của chuyển động quay (hay mômen quán tính) của con lắc đối với trục quay. Đối với các đồng hồ quả lắc thông thường, các thông số này được điều chỉnh (khi chế tạo đồng hồ) để chu kì dao động của con lắc đúng bằng 2 giây.

Câu 2

Đơn vị của mômen quán tính I trong hệ thống đo lường chuẩn quốc tế (SI) là:

    A.

    kg.m2

    B.

    kg.m

    C.

    kg/s

    D.

    kg/s2

Đáp án: A

Phương pháp giải

Sử dụng dữ kiện đề bài cho để trả lời.

Lời giải của GV Loigiaihay.com

Theo đề bài ta có: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{I}{{Mg{\rm{d}}}}}  \Rightarrow I = \frac{{Mg{\rm{d}}.{T^2}}}{{4{\pi ^2}}}\)

Suy ra đơn vị của I là:

\(kg.\frac{m}{{{s^2}}}.m.{s^2} = kg.{m^2}\)

Xem thêm các câu hỏi cùng đoạn
Câu 1

Trong thời gian một tiết học (45 phút), số chu kì dao động con lắc đồng hồ trên thực hiện là:

    A.

    720     

    B.

    90

    C.

    1350

    D.

    2

Đáp án: C

Phương pháp giải

Sử dụng công thức tính số chu kì dao động của con lắc đồng hồ.

Lời giải của GV Loigiaihay.com

Đổi 45 phút = 2700 giây

Số chu kì dao động con lắc đồng hồ thực hiện được trong 45 phút là:

\(N = \frac{t}{T} = \frac{{2700}}{2} = 1350\)


Câu 3

Do có ma sát với không khí cũng như ở trục quay nên khi ở chế độ hoạt động bình thường (chạy đúng giờ), cơ năng của con lắc bị tiêu hao \(0,{965.10^{ - 3}}J\) trong mỗi chu kì dao động. Năng lượng cần bổ sung cho con lắc trong một tháng (30 ngày) xấp xỉ bằng:

    A.

    144 J

    B.

    1250 J

    C.

    3891 J

    D.

    415 J

Đáp án: B

Phương pháp giải

Sử dụng công thức: \(A = \frac{t}{T}.{A_0} \)

Lời giải của GV Loigiaihay.com

Năng lượng cần bổ sung cho con lắc trong 30 ngày là:

\(A = \frac{t}{T}.{A_0} = \frac{{30.24.60.60}}{2}.0,{965.10^{ - 3}} = 1250,64\left( J \right)\)


Câu 4

Con lắc được chế tạo có thông số kỹ thuật là tích Md bằng 0,02 kg.m và có chu kì là 2s. Momen quán tính của con lắc đối với trục quay tính theo đơn vị trong hệ thống đo lường chuẩn quốc tế (SI) xấp xỉ là:

    A.

    2,00

    B.

    1,50

    C.

    0,15

    D.

    0,02

Đáp án: D

Lời giải của GV Loigiaihay.com

Theo đề bài ta có: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{I}{{Mg{\rm{d}}}}}  \Rightarrow I = \frac{{Mg{\rm{d}}.{T^2}}}{{4{\pi ^2}}}\)

Mômen quán tính của con lắc đối với trục quay là:

\(I = \frac{{Mg{\rm{d}}.{T^2}}}{{4{\pi ^2}}} = \frac{{0,02.9,{{8.2}^2}}}{{4{\pi ^2}}} \approx 0,02\)


Câu 5

Cách bổ sung năng lượng để duy trì dao động của con lắc đồng hồ là sử dụng pin (loại nhỏ, thường là pin tiểu AA). Một pin AA có điện áp 1,5V cung cấp một điện lượng vào khoảng 1000 mAh (mili-ampe giờ). Năng lượng do pin cung cấp được tính bằng tích số của hai thông số này. Giả sử ngày lắp pin loại trên là ngày 1 tháng 1. Pin này sẽ cạn năng lượng (và do đó cần phải thay pin mới để đồng hồ hoạt động bình thường) vào khoảng:

    A.

    Tháng 3

    B.

    Tháng 5

    C.

    Tháng 7

    D.

    Tháng 9

Đáp án: B

Phương pháp giải

Sử dụng công thức: 

A = qU

\(t = \frac{A}{A_0}.{T} \)

Lời giải của GV Loigiaihay.com

Năng lượng pin cung cấp cho đồng hồ là:

\(A = Uq = 1,{5.1000.10^{ - 3}}.3600 = 5400\left( J \right)\)

Thời gian pin hoạt động bình thường là:

\(\begin{array}{l}t = \frac{A}{{{A_0}}}.T = \frac{{5400}}{{0,{{965.10}^{ - 3}}}}.2 = 11,{2.10^6}\left( s \right)\\ \approx 129,6\left( {ngay} \right) \approx 4,3\left( {thang} \right)\end{array}\)

Vậy pin này sẽ cạn năng lượng vào khoảng tháng 5.