PHẦN III. TRẮC NGHIỆM ĐÚNG SAI
Câu 1:
Cho: k = 40 N/m, biên độ A = 5 cm = 0,05 m.
a. Trong quá trình vật dao động, cơ năng được bảo toàn. Đúng.
b. Cơ năng E = (1/2)kA^2 = 0,5 * 40 * 0,05^2 = 0,5 J.
Tại li độ x = 3 cm = 0,03 m, thế năng U = (1/2)k x^2 = 0,5 * 40 * 0,03^2 = 0,018 J.
Động năng K = E - U = 0,5 - 0,018 = 0,482 J.
Câu b nói cơ năng = 0,032 J khi vật qua li độ 3 cm là sai.
c. Động năng tại x=3 cm là 0,482 J chứ không phải 0,032 J. Sai.
d. Nếu giữ m, k tăng gấp 2, biên độ A giữ nguyên.
Cơ năng mới E' = (1/2)k'A^2 = (1/2)*2k*A^2 = 2 * E.
Đúng.
=> Đáp án đúng: a, d.
---
Câu 2:
Phương trình dao động: x = 5 cos(20 t) cm = 0,05 cos(20 t) m.
m = 0,2 kg.
a. Cơ năng E = (1/2) k A^2.
Tần số góc ω = 20 rad/s.
ω = sqrt(k/m) => k = m ω^2 = 0,2 * 400 = 80 N/m.
E = (1/2) * 80 * 0,05^2 = 0,5 * 80 * 0,0025 = 0,1 J.
Câu a nói cơ năng 40 J là sai.
b. Động năng cực đại Kmax = E = 0,1 J, không phải 40 J. Sai.
c. Thế năng tại t=2s:
x = 0,05 cos(20*2) = 0,05 cos(40).
cos(40 rad) lấy giá trị gần bằng cos(40 - 2π*6 ≈ 40 - 37.7 = 2.3 rad) ≈ -0.666.
x ≈ 0,05 * (-0.666) = -0,0333 m.
U = (1/2) k x^2 = 0,5 * 80 * 0,0333^2 ≈ 0,5 * 80 * 0,00111 = 0,0444 J.
Không phải 17,79 J. Sai.
d. Vận tốc cực đại v_max = ω A = 20 * 0,05 = 1 m/s = 100 cm/s.
Câu d nói v_max = 20√10 cm/s ≈ 63,25 cm/s sai.
=> Không có câu đúng.
---
Câu 3:
m = 100 g = 0,1 kg, k = 100 N/m.
Động năng K, thế năng U.
Khi U = 2K.
Cơ năng E = K + U = 3K => K = E/3, U = 2E/3.
Động năng K = (1/2) m v^2, vận tốc lúc đó v = 10 cm/s = 0,1 m/s.
K = (1/2) * 0,1 * (0,1)^2 = 0,0005 J.
Vậy E = 3K = 0,0015 J.
Tốc độ cực đại v_max:
E = (1/2) m v_max^2 => v_max^2 = 2E / m = 2*0,0015/0,1 = 0,03.
v_max = sqrt(0,03) ≈ 0,173 m/s = 17,3 cm/s.
a. Câu a nói v_max = 10√3 = 17,32 cm/s. Đúng.
b. Cơ năng luôn bằng tổng động năng và thế năng tại bất kỳ vị trí nào. Đúng.
c. Tần số góc ω = sqrt(k/m) = sqrt(100 / 0,1) = sqrt(1000) = 31,62 rad/s, không phải 10 rad/s. Sai.
d. Chu kì T = 2π / ω ≈ 2π / 31,62 ≈ 0,198 s ≈ 0,2 s. Động năng biến thiên với chu kỳ 0,2 s. Đúng.
=> Đáp án đúng: a, b, d.
---
PHẦN IV. TRẢ LỜI NGẮN
Câu 1:
m = 400 g = 0,4 kg.
k = 160 N/m.
Tại x = 2 cm = 0,02 m, v = 40 cm/s = 0,4 m/s.
Cơ năng E = ?
Tổng cơ năng: E = (1/2) k A^2 = (1/2) m v_max^2.
Ta có:
Tại vị trí x:
E = (1/2) k x^2 + (1/2) m v^2
=> E = (1/2)*160*0,02^2 + (1/2)*0,4*0,4^2
= 0,5 * 160 * 0,0004 + 0,5 * 0,4 * 0,16
= 0,5 * 160 * 0,0004 + 0,5 * 0,4 * 0,16
= 0,032 + 0,032 = 0,064 J.
Đáp án: 0,06 J (làm tròn 2 chữ số thập phân).
---
Câu 2:
Năng lượng ban đầu E = 22,5 mJ = 0,0225 J.
k = 18 N/m.
Tìm biên độ A.
Cơ năng E = (1/2) k A^2 => A^2 = 2E / k = 2 * 0,0225 / 18 = 0,0025.
A = sqrt(0,0025) = 0,05 m = 5 cm.
Chiều dài quỹ đạo = 4 A = 4 * 5 = 20 cm.
Đáp án: 20 cm.
---
Tóm tắt kết quả:
PHẦN III:
- Câu 1: a, d đúng.
- Câu 2: Không có đáp án đúng.
- Câu 3: a, b, d đúng.
PHẦN IV:
- Câu 1: 0,06 J.
- Câu 2: 20 cm.