Câu hỏi

Một lò xo treo thẳng đứng vào điểm cố định, đầu dưới gắn vật khối lượng 100g. Vật dao động điều hòa với tần số 5Hz và cơ năng bằng 0,08 J. Lấy \({\pi ^2} = 10\). Tỉ số giữa động năng và thế năng khi vật ở li độ 2cm là

  • A \(3\)
  • B \(\dfrac{1}{3}\)
  • C \(2\)
  • D \(\dfrac{1}{2}\)

Phương pháp giải:

Công thức tính động năng, thế năng và cơ năng:

\(\left\{ \begin{array}{l}{W_d} = \dfrac{1}{2}m{v^2}\\{W_t} = \dfrac{1}{2}k{x^2}\\W = {W_d} + {W_t} = \dfrac{1}{2}k{A^2} = \dfrac{1}{2}m{\omega ^2}{A^2}\end{array} \right.\)

Lời giải chi tiết:

Tần số góc: \(\omega  = 2\pi f = 2\pi .5 = 10\pi \,\left( {rad/s} \right)\)

Cơ năng của vật:

\(W = \dfrac{1}{2}m{\omega ^2}{A^2} \Rightarrow {A^2} = \dfrac{{2W}}{{m{\omega ^2}}} = \dfrac{{2.0,08}}{{0,1.{{\left( {10\pi } \right)}^2}}} = 1,{6.10^{ - 3}}\,\left( {{m^2}} \right)\)

Tỉ số động năng và thế năng :

\(\dfrac{{{W_d}}}{{{W_t}}} = \dfrac{{W - {W_t}}}{{{W_t}}} = \dfrac{{{W_t}}}{{{W_t}}} - 1 = \dfrac{{\dfrac{{k{A^2}}}{2}}}{{\dfrac{{k{x^2}}}{2}}} - 1 = \dfrac{{{A^2}}}{{{x^2}}} - 1\)

Khi \(x = 2cm = 0,02m \Rightarrow \dfrac{{{W_d}}}{{{W_t}}} = \dfrac{{1,{{6.10}^{ - 3}}}}{{0,{{02}^2}}} - 1 = 3\)

Chọn A.


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Lí lớp 12 - Xem ngay