Vị trí, vận tốc khi biết quan hệ năng lượng

Vị trí, vận tốc khi biết quan hệ năng lượng

4.8/5

Tác giả: Thầy Tùng

Đăng ngày: 19 Aug 2022

Lưu về Facebook:
Hình minh họa Vị trí, vận tốc khi biết quan hệ năng lượng

Lý thuyết về Vị trí, vận tốc khi biết quan hệ năng lượng

Một số chú ý trong giải nhanh bài toán năng lượng

+) Thời gian liên tiếp để động năng và thế năng bằng nhau: t=T4t=T4

+) Vị trí có Wd=n.Wtx=±An+1

+) Vị trí có Wd=n.Wt|amaxa|=ω2.Aω2.x=|Ax|=n+1

 +) Khi  Wt=n.Wdv=±Vmaxn+1

Bài tập tự luyện có đáp án

Câu 1: Treo hai vật có khối lượng m và 2m vào cùng một lò xo và kích thích để chúng dao động điều hòa với cùng một cơ năng nhất định, tỉ số biên độ của trường hợp 1 và trường hợp 2

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Biểu thức cơ năng với vật 1: W1=12kA12

Biểu thức cơ năng với vật 1: W2=12kA22

W1=W2 12kA12=12kA22 A1=A2 A1A2=1

Câu 2: Hai con lắc đơn dao động điều hòa cùng một nơi trên trái đất, có năng lượng dao động bằng nhau. Quả nặng của chúng có cùng khối lượng, chiều dài dây treo con lắc thứ nhất gấp đôi chiều dài dây treo con lắc thứ hai, giữa các biên độ góc của hai con lắc có mối quan hệ sau?

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Cơ năng của con lắc 1: W1=mg1α122

Cơ năng của con lắc 1: W2=mg2α222

W1=W2 mg1α122=mg2α222 22α12=2α22 α1=α22

Câu 3: Mối quan hệ giữa li độ x, vận tốc v, và tần số góc ω của một dao động điều hòa khi thế năng bằng ba lần động năng của hệ

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Ta có: Wt=3Wd 3.12mv2=12kx2=12mω2.x2 ω.x=3v

Câu 4: Mối liên hệ giữa li độ x, tốc độ v và tần số góc ω của một dao động điều hòa khi thế năng và động năng của hệ bằng nhau là

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Ta có: Wt=Wd 12mv2=12kx2=12mω2.x2 ω.x=v

Câu 5: Ở một thời điểm, li độ của một vật dao động điều hòa bằng 40% biên độ dao động, tỉ số giữa động năng và thế năng của vật là

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Li độ x: x=40100A=25A

WdWt=12kA212kx212kx2=A2x2x2=A2x21=A2425A21=2541=214

Câu 6: Con lắc lò xo dao động điều hòa với biên độ A, li độ của vật khi động năng bằng hai lần thế năng của lò xo là

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Ta có: Wd=2Wt

W=Wd+Wt=3Wt

12kA2=3.12kx2 x=±A3

Câu 7: Một vật dao động điều hòa với tần số góc ω và biên độ A. Khi thế năng bằng 3 lần động năng thì tốc độ v của vật có biểu thức

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Ta có: Wt=3Wd Wd+3Wd=W 4Wd=W Wd=W4 12mv2=18mω2.A2 v=Aω2

Câu 8: Một chất điểm dao động điều hòa dọc trục Ox, với biên độ A gốc tọa độ tại ví trí cân bằng, tại vị trí x=A2 tỉ số giữa thế năng và cơ năng là?

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Ta có: WtW=12kx212kA2=x2A2=14A2A2=14

Câu 9: Con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng m gắn vào lò xo có độ cứng k đặt nằm ngang dao động điều hòa, mốc thế năng ở vị trí cân bằng, khi thế năng bằng 13 động năng thì lực đàn hồi tác dụng lên vật có độ lớn bằng

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Cơ năng của hệ: W=Wd+WtWd=3Wt 4Wt=W 4.12mω2x2=12mω2A2

x2=A24 x=±A2

Vì con lắc lò xo nằm ngang nên x=Δ=±A2

Độ lớn lực đàn hồi: Fdh=k.Δ=kA2

Mà: Fdhmax=kA Fdh=kA2=Fmax2

Câu 10: Một vật dao động với biên độ A khi thế năng bằng n lần động năng thì li độ của vật là

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Ta có: Wt=nWd

W=1nWt+Wt=n+1nWt

12kA2=n+1n.12kx2 x=±Ann+1

Câu 11: Ở một thời điểm, vận tốc của một vật dao động điều hòa bằng 20% vận tốc cực đại, tỉ số giữa cơ năng và động năng của vật là

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Vận tốc v : v=20100Aω=15Aω

WWd=12mω2A212mv2=A2ω2125A2ω2=25

Câu 12: Một vật dao động điều hòa khi vận tốc của vật bằng nửa vận tốc cực đại của nó thì tỉ số giữa thế năng và động năng?

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Theo bài ra: v=12vmax Aω=2v

Ta có: WtWd=12mω2A212mv212mv2=ωA2v2v2=ω2A2v21=41=3

Câu 13: Một vật dao động với biên độ A, tần số góc ω khi động năng bằng n lần thế năng thì vận tốc của vật là

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Ta có: Wd=nWt

W=Wd+1nWd=n+1nWd

12mω2A2=n+1n.12mv2 v=±Aωnn+1

Câu 14: Một chất điểm dao đông điều hòa với phương trình x=Acos(ωt+φ) Tỉ số giữa động năng và thế năng khi vật ở li độ x là:

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Ta có: Wd=12mv2,Wt=12kx2=12mω2x2

WdWt=v2x2ω2

Tại li độ x: x2+v2ω2=A2v2=(A2x2)ω2 v2x2ω2=(A2x2)ω2x2ω2=A2x21

Câu 15: Ở một thời điểm, li độ của một vật dao động điều hòa bằng 60% của biên độ dao động thì tỉ số của cơ năng và thế năng của vật là

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Li độ x: x=60100A=35A

WWt=12kA212kx2=A2x2=A2925A2=259

Câu 16: Hai con lắc đơn dao động điều hòa cùng một nơi trên trái đất, có năng lượng dao động bằng nhau. Quả nặng của chúng có cùng khối lượng, chiều dài dây treo con lắc thứ nhất 1=1m biên độ góc α1 chiều dài dây treo con lắc thứ hai là 2=1,44m biên độ góc α2 , tỉ số giữa biên độ góc α1α2

  • A
  • B
  • C
  • D
Bấm vào đây để xem đáp án chi tiết

Cơ năng của con lắc 1: W1=mg1α122

Cơ năng của con lắc 1: W2=mg2α222

W1=W2 mg1α122=mg2α222 1.α12=1,44α22 α1=1,2α2