Đáp án B.

Chọn chiều dương như hình vẽ:

Áp dụng định luật II Niu-tơn cho mỗi vật :

Đáp án B

Theo định luật II Niuton, ta có: 

Đáp án A

Chia chuyển động của hệ làm hai giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Từ khi thả nhẹ cho hệ bắt đầu chuyển động đến lúc lò xo nén cực đại lần thứ nhất:

+ Các lực tác dụng lên M: lực căng dây  T →  và lực ma sát  F m s →  .

+ Các lực tác dụng lên m: lực đàn hồi  F d h →  và lực ma sát  f m s →  . Chuyển động của m là dao động điều hòa với vị trí cân bằng  O 1  cách vị trí lò xo không biến dạng O là:

Quãng đường đi được của m trong giai đoạn này (từ  A 1  (biên ban đầu) đến  A 2 (biên lúc sau)) là:

Thời gian chuyển động của m trong giai đoạn này là:

- Giai đoạn 2: Từ sau giai đoạn 1 đến lúc lò xo trở về trạng thái tự nhiên lần thứ 3. Lúc này hệ (m + M) dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng O với biên độ và chu kì:

Khi lò xo trở về trạng thái tự nhiên lần thứ 3 cũng là thời điểm m đi qua O lần thứ 2. Khi đó m đã đi được quãng đường

 trong thời gian 

- Tốc độ trung bình chuyển động của m là:

Đáp án B

Nhận thấy rằng, lực ma sát trượt giữa M và m chỉ tồn tại khi dây D căng → tương ứng với chuyển động của m về phía bên trái. Do vậy ta có thể chia quá trình chuyển động của m thành các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Dao động tắt dần quanh vị trí cân bằng tạm O 1

+ Tại vị trí cân bằng tạm, lực đàn hồi cân bằng với lực ma sát  k Δ l 0   =   μ M g   → Δ l 0 = μ M g k = 0 , 2.0 , 3.10 40 = 1 , 5 c m

→ Biên độ dao động trong giai đoạn này là A₁ = 4,5 – 1,5 = 3 cm.

+ Vật chuyển động đến biên thì đổi chiều lúc này lò xo bị nén một đoạn Δl = 3 – 1,5 = 1,5 cm.

Thời gian tương ứng trong giai đoạn này  t 2 = T 2 2 = π m + M k = π 0 , 1 + 0 , 3 40 = 0 , 1 π s

Giai đoạn 2: m đổi chiều chuyển động → dây chùng không còn ma sát trượt nữa → hệ hai vật m + M dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng O (vị trí lò xo không biến dạng)

+ Biên độ dao động của vật ở giai đoạn này A 2   =   1 , 5   c m (biên độ này nhỏ hơn A 2 m a x = μ g ω 2 2 = 2 cm để M không trượt trong quá trình dao động).

Thời gian tương ứng đến khi vật đổi chiều lần thứ hai  t 1 = T 1 2 = π m k = π 0 , 1 40 = 0 , 05 π s

→ Tốc độ trung bình của m trong hai giai đoạn trên  v t b = S t = 2 A 1 + 2 A 2 t 1 + t 2 = 2 3 + 1 , 5 0 , 05 π + 0 , 1 π = 19 , 1 c m / s