Đáp án D

Khi vật đi qua vị trí cân bằng thi biên độ dao động của vật sẽ tăng lên

Đáp án B

Hướng dẫn:

Ta có thể quy bài toán con lắc lò xo trong thang máy chuyển động với gia tốc về trường hợp con lắc chịu tác dụng của trường lực ngoài F → = F q t → = − m a → .

Để đơn giản, ta có thể chia chuyển động của con lắc thành hai giai đoạn:

Giai đoạn 1: Thang máy chuyển động nhanh dần đều đi lên, con lắc dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng mới O′.

Dưới tác dụng của lực quán tính ngược chiều với gia tốc, vị trí cân bằng mới O′ của con lắc nằm phía dưới vị trí cân bằng cũ O một đoạn O O ' = m a k = 0 , 4.4 100 = 1 , 6 cm.

+ Biến cố xảy ra không làm thay đổi tần số góc của dao động ω = k m = 100 0 , 4 = 5 π rad/s → T = 0,4 s.

Thời điểm thang máy bắt đầu chuyển động, vật ở biên trên, do vậy sau khoảng thời gian Δt = 12,5T = 5 s vật sẽ đến vị trí biên dưới, cách vị trí cân bằng cũ O một đoạn 2OO′ = 3,2 cm.

Giai đoạn 2: Thang máy chuyển động thẳng đều, con lắc dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng O.

+ Thang máy chuyển động thẳng đều → a = 0, không còn lực quán tính nữa vị trí cân bằng bây giờ trở về O.

→ Con lắc sẽ dao đông với biên độ mới A′ = 2OO′ = 3,2 cm.

→ Thế năng đàn hồi của con lắc cực đại khi con lắc ở biên dưới, tại vị trí này lò xo giãn Δ l m a x = A ' + m g k = 3 , 2 + 0 , 4.10 100 = 7 , 2 cm.

+ Thế năng đàn hồi cực đại E d h m a x = 1 2 k Δ l m a x 2 = 1 2 .100 0 , 072 2 ≈ 0 , 26 J.

Đáp án D

Phương pháp: Sử dụng lí thuyết về bài toán thay đổi VTCB trong dao động điều hòa của CLLX thẳng đứng.

Cách giải:

Khi thang đứng yên, ở vị trí CB lò xo dãn một đoạn: ∆ l   =   m g k = 16 cm, biên độ dao động A = 8cm

Vật ở vị trí thấp nhất, lò xo dãn một đoạn: 16 + 8 = 24cm

Khi thang máy đi xuống nhanh dần đều với gia tốc a, vị trí CB mới là vị trí lò xo dãn một đoạn:

Giải thích: Đáp án D

Phương pháp: Con lắc đơn và con lắc lò xo chịu thêm tác dụng của lực quán tính

Cách giải:

Vì thang máy chuyển động nhanh dần đều xuống phía dưới nên hai con lắc cùng chịu tác dụng của lực quán tính hướng lên phía trên.

* Xét với con lắc đơn:

+ Lúc này gia tốc trọng trường hiệu dụng tác dụng lên con lắc đơn là: g₁ = g – a = 10 – 2,5 = 7,5 (m/s²)

+   Lúc qua VTCB, con lắc đơn có tốc độ và gia tốc trọng trường hiệu dụng g nên sau đó sẽ dao động với biên độ là:

* Xét với con lắc lò xo:

+ Con lắc lò xo chịu tác dụng của lực quán tính hướng lên nên VTCB dịch chuyển lên phía trên so với VTCB ban đầu một đoạn:

Do đó thời điểm tác dụng lực, con lắc lò xo có li độ x₂=x₀=2,5cm và tốc độ v₂=ωA nên sau đó sẽ dao động với biên độ là:

+ Tỉ số giữa biên độ dài của con lắc đơn và con lắc lò xo khi đó là: 

Đáp án D

Hướng dẫn:

Khi thang máy đứng yên, con lắc dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng O, với biên độ A = l max − l min 2 = 48 − 32 2 = 8 cm.

+ Tại vị trí thấp nhất, thang máy chuyển động nhanh dần đều xuống dưới → con lắc chịu thêm tác dụng của lực quán tính hướng lên, làm vị trí cân bằng của vật lệc lên trên một đoạn O O ' = m a k = 0 , 4.0 , 1.10 25 = 1 , 6 cm.

→ Tại vị trí thang máy đi xuống, vật có x′ = 8 + 1,6 = 9,6 cm; v′ = 0.

→ Biên độ dao động mới của con lắc là A = 9,6 cm.

Đáp án D

+ Thang máy đứng yên:  A = 50 − 32 2 = 9 ( c m ) Δ l = m g k = 16 ( c m )

+ Khi vật ở vị trí thấp nhất:  x   =   A   v à   v   =   0 .

+ Thang máy đi xuống nhanh dần đều => vật có gia tốc quán tính a hướng lên

⇒ g ' = g − a = 0 , 9 g ⇒ Δ l ' = m g ' k = 14 , 4 ( c m )

Lúc này vật có li độ x ' = A + ( Δ l − Δ l ' ) = 10 , 6 ( c m )  và vận tốc  v   =   0

Suy ra biên độ mới  A ’   =   10 , 6   c m .

Đáp án B

Ta có : , khi thang máy chuyển động nhanh dần đều lên trên thì VTCB mới cách VTCB cũ một đoạn là : 

Tại vị trí này vật có li độ x = 1,6 cm và vận tốc bằng 0

Sau 3s thì vật ở vị trí biên đối diện ( chọn chiều dương hướng lên )

Đáp án B

Ta có :

khi thang máy chuyển động nhanh dần đều lên trên thì VTCB mới cách VTCB cũ một đoạn là :

Tại vị trí này vật có li độ x = 1,6 cm và vận tốc bằng 0 suy ra A=1,6cm

Sau 3s thì vật ở vị trí biên đối diện ( chọn chiều dương hướng lên ) vật cách VTCB ban đầu một khoảng : x' = 3,2 cm và vận tốc bằng 0

Biên độ dao động của vật khi thang máy chuyển động thẳng đều là : A' = 3,2 cm