(Câu 38 Đề thi THPT QG 2017 – Mã đề 201): Một con lắc lò xo treo vào một điểm cố định ở nơi có gia tốc trọng trường g = π2 (m/s2). Cho con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng, Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của thế năng đàn hồi Wđh của lò xo vào thời gian t. Khối lượng của con lắc gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 0,65 kg
B. 0,35 kg
C.0,55kg
D.0,45kg
Đáp án C
Con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng
Từ đồ thị => gốc thế năng đàn hồi ở vị trí lò xo có độ dài tự nhiên và thuộc trường hợp A>Δl
Từ đồ thị ta có mỗi dòng ngang có mức thế năng: 0,25 /4 = 0,0625J.
Ta có, thế năng đàn hồi của lò xo: W t = 1 2 k x 2 (x là độ biến dạng của lò xo so với vị trí lò xo có độ dài tự nhiên). Từ đồ thị ta thấy:
+ Tại vị trí lò xo không biến dạng: Wt = 0
+ Tại vị trí vật lên cao nhất: x= A-Δl -> thế năng đàn hồi:
+ Tại vị trí vật xuống thấp nhất:x= A+Δl -> thế năng đàn hồi cực đại :
+ Chu kì dao động của con lắc:T= 0,3s
Suy ra A =2Dl0 = 4,5cm. Từ k ( A - ∆ l ) 2 2 = 0 , 0625
Từ T = 2 π m k
