Chọn B

+ Vận tốc của hai vật sau va chạm: (M + m)V = mv

+ Tọa độ ban đầu của hệ hai vật:

Hướng dẫn:

Ta nhận thấy rằng, với cách kích thích dao động bằng va chạm, cho con lắc lò xo nằm thẳng đứng như trên thì cả tần số góc của hệ và vị trí cân bằng của hệ cũng thay đổi.

+ Ban đầu M nằm cân bằng tại O, sau va chạm hệ hai vật sẽ dao động quanh vị trí cân bằng mới O′ nằm dưới O một đoạn  Δ l 0 = m g k = 0 , 1.10 25 = 4 cm

+ Tần số góc của hệ hai con lắc sau va chạm  ω ' = k M + m = 25 0 , 9 + 0 , 1 = 5

Tại vị trí va chạm hệ hai vật M, m sẽ có li độ x ' = − Δ l 0 = − 4 cm, và có tốc độ tuân theo định luật bảo toàn động lượng  v ' = m v 0 m + M = 0 , 1.0 , 2 2 0 , 1 + 0 , 9 = 2 50 m / s

→  Biên độ dao động mới của hệ hai vật A = x ' 2 + v ' ω ' 2 = 4 2 + 2 2 5 2 = 4 cm.

Đáp án D

Giải thích: Đáp án C

Phương pháp: Sử dụng lí thuyết về dao động điều hòa của con lắc lò xo kết hợp với định luật bảo toàn động lượng

Cách giải:

+ Theo ĐL bảo toàn động lượng:

+ Xét con lắc lò xo trước và sau khi va chạm :

Chọn B

+ Sau khi cắt sợi dây, con lắc mới gồm lò xo và vật M có vị trí cân bằng mới O₁ cách vị trí cân bằng của con lắc cũ O gồm lò xo và vật M+m một đoạn bằng độ giãn của lò xo do vật m gây ra.

+ Việc cắt sợi dây làm cho vật M dao động tương tự như cách kích thích dao động cho vật M bằng cách từ vị trí cân bằng O₁ kéo vật M theo phương thẳng đứng xuống dưới tới vị trí O rồi thả nhẹ nên O₁O bằng biên độ dao động của con lắc mới.

=> A = O₁O = mg/k.

Giả sử: \(\pi^2\approx10\)

a) Khối lượng của vật: \(m=\dfrac{k}{\omega^2}=\dfrac{50}{\left(5\pi\right)^2}=0,2kg=200g\)

Chu kì của con lắc: \(T=\dfrac{2\pi}{\omega}=\dfrac{2}{5}\left(s\right)\)

b)Thế năng: \(W_t=\dfrac{1}{2}kx^2=\dfrac{1}{2}\cdot50\cdot0,02^2=0,01J\)

Tại li độ \(x=2cm\) thì \(v=-\omega Asin\left(\pi t+\varphi\right)=-50\pi sin\left(5\pi t+\dfrac{\pi}{2}\right)\Rightarrow t\)

Động năng: \(W_đ=\dfrac{1}{2}mv^2\)

Cơ năng con lắc: \(W=W_đ+W_t=0,24J\)

a) \(k=m\omega^2=50\Rightarrow m=0,2\left(kg\right)\)

\(T=\dfrac{2\pi}{\omega}=0,4\left(s\right)\)

b) \(W_t=\dfrac{1}{2}kx^2=0,01\left(J\right)\)

\(W=\dfrac{1}{2}kA^2=0,25\left(J\right)\)

\(W_đ=W-W_t=0,24\left(J\right)\)

c) \(\Delta l=\dfrac{mg}{k}=0,04\left(m\right)\)

\(v=\dfrac{1}{2}v_{max}\Rightarrow x=\dfrac{A\sqrt{3}}{2}=5\sqrt{3}\left(cm\right)=0,05\sqrt{3}\left(m\right)\)

\(F_{đh}=k\left(\Delta l+x\right)\approx6,33\left(N\right)\)

a) (1 điểm)

- Phân tích lực cho m, vẽ hình biểu diễn các lực. (0,25 điểm)

- Viết PT:  (0,25 điểm)

 (0,5 điểm)

- Vậy khi m cân bằng thì lò xo dãn 2,5 cm.

b)

- Theo định luật 2 Niu Tơn ta có:  (0,25 điểm)

- Chiếu PT vec tơ lên phương của trọng lực ta có:

 (0,25 điểm)

- Vị trí cân bằng của vật trùng với vị trí lò xo không biến dạng nên Fdh = 0

⇒ F = -P = -mg = -0,1.10 = -1(N) (0,5 điểm)

- Vậy lực F tác dụng vào vật hướng thẳng đứng từ dưới lên, có độ lớn là 1 N.

c)

- Ta có: 

Vì vật m chuyển động quay trong mặt phẳng ngang nên  (0,25 điểm)

- Có: 

Xét: 

 (0,25 điểm)

- ADCT: 

 (0,25 điểm)

- ADCT:  (0,25 điểm)

+ Chu kì của con lắc lò xo tỉ lệ nghịch với  k  → Đáp án D

Chọn D.

+ Chu kì của con lắc lò xo tỉ lệ nghịch với  k