Ta có: K = 25 N/m; Δl = 4 cm = 0,04 m.

Khi cân bằng ta có

\(\begin{array}{l}P = {F_{dh}} \Leftrightarrow mg = K.\left| {\Delta l} \right|\\ \Rightarrow m = \frac{{K.\left| {\Delta l} \right|}}{g} = \frac{{25.0,04}}{{9,8}} \approx 0,1(kg)\end{array}\)

Hệ vật "lò xo - vật - Trái Đất" là hệ cô lập (do không chịu ngoại lực tác dụng) nên cơ năng của hệ vật bảo toàn.

Chọn mặt phẳng ngang đi qua vị trí A làm mốc tính thế năng trọng trường ( W t  = 0) và chọn vị trí lò xo không bị biến dạng làm mốc thế năng đàn hồi ( W đ h  = 0). Khi đó cơ năng của hệ vật tại vị trí bất kì có giá trị bằng tổng của động năng  W đ  thế năng trọng trường  W t  và thế năng đàn hồi  W đ h  :

W =  W đ  +  W t  +  W đ h  = m v 2 /2 + mgh + k ∆ l 2 /2

Tại vị trí cân bằng O : hệ vật đứng yên, lò xo bị nén một đoạn  ∆ l 0  =10 cm và lực đàn hồi F đ h  cân bằng với trọng lực P tác dụng lên vật :

k ∆ l 0 = mg

⇒ k ∆ l 0  = mg ⇒ k = mg/ ∆ l 0  = 8.10/10. 10 - 2 = 800(N/m)

Hệ vật "lò xo - vật - Trái Đất" là hệ cô lập (do không chịu ngoại lực tác dụng) nên cơ năng của hệ vật bảo toàn.

Chọn mặt phẳng ngang đi qua vị trí A làm mốc tính thế năng trọng trường ( W t  = 0) và chọn vị trí lò xo không bị biến dạng làm mốc thế năng đàn hồi ( W đ h  = 0). Khi đó cơ năng của hệ vật tại vị trí bất kì có giá trị bằng tổng của động năng  W đ  thế năng trọng trường  W t  và thế năng đàn hồi  W đ h  :

W =  W đ  +  W t  +  W đ h  = m v 2 /2 + mgh + k ∆ l 2 /2

ại vị trí A, lò xo bị nén một đoạn ∆ l = (10 + 30). 10 - 2 = 40. 10 - 2  m, vật có động năng  W đ (A) = 0 và thế năng trọng trường  W t (A) = 0, nên cơ năng của hệ vật tại A đúng bằng thế năng đàn hồi của lò xo :

W(A) =  W đ h (A) = k ∆ l 2 /2 = 800. 40 . 10 - 2 2  = 64(J)

Khi buông nhẹ tay để thả cho vật từ vị trí A chuyển động lên phía trên tới vị trí B cách A một đoạn  ∆ l = 40 cm, tại đó lò xo không bị biến dạng, thế năng đàn hồi  W đ h  = 0. Sau đó, vật tiếp tục chuyển động từ vị trí B lên tới vị

trí C có độ cao h m a x = BC, tại đó vật có vận tốc v C  = 0 và động năng  W đ  (C) = 0, nên cơ năng của hệ vật tại C bằng :

W(C) = mg( ∆ l +  h m a x ) + k h m a x 2 /2

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho chuyển động của hệ vật từ vị trí A qua vị trí B tới vị trí C, ta có :

W(C) = W(B) = W(A) ⇒ mg( ∆ l +  h m a x ) + k h m a x 2 /2 = 64

Thay số, ta tìm được độ cao  h m a x  = BC :

8.10.(40. 10 - 2  +  h m a x ) + 800. h m a x /2 = 64 ⇒ 50 h 2  + 10h - 4 = 0

Phương trình này có nghiệm số dương :  h m a x  = BC = 20 cm.

Như vậy, độ cao lớn nhất mà vật đạt tới so với vị trí A bằng :

H m a x  = AB + BC = 40 + 20 = 60 cm

Chọn đáp ánD

Vì trong một chu kỳ dao động thời gian lò xo bị giãn bằng 3 lần thời gian lò xo bị nén nên góc quay mà vecto quay được khi lò xo giãn cũng bằng 3 lần góc quay khi lò xo bị nén. Ta có hệ:

α g i a n α n e n = 3 1 α g i a n + α n e n = 2 π ⇒ α g i a n = 3 π 2 α n e n = π 2  nên ta sẽ được:

Δ l A = 1 2 ⇒ Δ l = A 2 = 2 2 2 = 2 c m

Chu kỳ của vật là: T = 2 π m k = 2 π Δ l g = 2 0 , 02 s

Tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian lò xo bị nén trong một chu kỳ bằng:

V n e n = S n e n Δ t = 2 A − 1 2 A T / 4 = 2 2 2 − 2 2 0 , 02 4 = 80 − 40 2 ( c m / s ) = 23 , 43 ( c m / s )

Đáp án C

* Chọn chiều dương hướng xuống.

*Thời gian lò xo bị nén là T/6, do đó vẽ VTLG ta suy ra được độ dãn ban đầu của lò xo là  ∆ l 0 = A 3 2 , do chọn chiều dương hướng xuống nên tại vị trí lò xo không biến dạng  ∆ l 0  có li độ  x = - ∆ l 0

* Khi vật đến vị trí lò xo không biến dạng thì vật có li độ

Đáp án A

+ Chọn chiều dương hướng xuống.

+ Thời gian lò xo bị nén là  T 6 , do đó vẽ VTLG ta suy ra được độ dãn ban đầu của lò xo là ∆ l 0 = A 3 2 ,do chọn chiều dương hướng xuống nên tại vị trí lò xo không biến dạng  ∆ l 0 có li độ x= - ∆ l 0

+ Khi vật đến vị trí lò xo không biến dạng thì vật có li độ: 

+ Mặt khác 

Đáp án A

+ Chọn chiều dương hướng xuống.

+ Thời gian lò xo bị nén là T 6 , do đó vẽ VTLG ta suy ra được độ dãn ban đầu của lò xo là  do chọn chiều dương hướng xuống nên tại vị trí lò xo không biến dạng  ∆ l 0 có li độ x = -  ∆ l 0

+ Khi vật đến vị trí lò xo không biến dạng thì vật có li độ:

+ Mặt khác: