PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN VỀ CƠ NĂNG CON LẮC ĐƠN
1. PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Cơ năng: W = Wt + Wđ = mgl(1 - cosαo).
2. VÍ DỤ MINH HỌA
Ví dụ 1: Một con lắc đơn có chiều dài l = 1m, đầu trên treo vào trần nhà, đầu dưới gắn với vật có khối lượng m = 0,1kg. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một góc α = 45ο và buông tay không vận tốc đầu cho vật dao động. Biết g = 10 m/s2. Hãy xác định cơ năng của vật?
A. 0,293J B. 0,3J C. 0,319J D. 0.5J
Hướng dẫn:
♦ Ta có: W = Wtmax = mgl(1- cosαo) = 0,1.10.1.(1- cos45ο) = 0,293J
Ví dụ 2: Một con lắc đơn có chiều dài l = 1m, đầu trên treo vào trần nhà, đầu dưới gắn với vật có khối lượng m = 0,1kg. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một góc α = 45ο và buông tay không vận tốc đầu cho vật dao động. Biết g = 10 m/s2. Hãy xác định động năng của vật khi vật đi qua vị trí có α = 30ο.
A. 0,293J B. 0,3J C. 0,159J D. 0.2J
Hướng dẫn:
♦ Ta có: Wd = W - Wt = mgl(1- cosαo) - mgl(1- cosα) = mgl(cosα - cosαo)
= 0,1.10.1.(cos30ο - cos45ο) = 0,159 J.
3. BÀI TẬP VẬN DỤNG
Câu 1. Một con lắc đơn, vật nặng m gắn vào đầu sợi dây nhẹ dài l, đầu kia của sợi dây treo vào điểm cố định. Kéo con lắc lệch góc α0 so với phương thẳng đứng rồi thả nhẹ, biểu thức tính vận tốc cực đại của vật nặng trong quá trình dao động là
A. mgl(1 – cosα0)
B. mg(3cosα – 2cosα0).
C. 2gl(cosα – cosα0).
D. \(\sqrt {2gl(1 - \cos {\alpha _0})} \) .
Chọn D
Câu 2. Một con lắc đơn, vật nặng m gắn vào đầu sợi dây nhẹ dài l, đầu kia của sợi dây treo vào điểm cố định. Kéo con lắc lệch góc α0 so với phương thẳng đứng rồi thả nhẹ, biểu thức tính lực căng của dây treo khi con lắc đến vị trí có góc lệch α so với phương thẳng đứng là
A. mgl(1 – cosα0).
B. mg(3cosα – 2cosα0).
C. 2gl(cosα – cosα0).
D. \(\sqrt {2gl(1 - \cos {\alpha _0})} \)
Câu 3. Một con lắc đơn, vật nặng m gắn vào đầu sợi dây nhẹ dài l, đầu kia của sợi dây treo vào điểm cố định. Kéo con lắc lệch góc α0 so với phương thẳng đứng rồi thả nhẹ, bỏ qua mọi ma sát, cơ năng của vật nặng khi con lắc đến vị trí có góc lệch α so với phương thẳng đứng là
A. mgl(1 – cosα0).
B. mg(3cosα – 2cosα0)
C. 2gl(cosα – cosα0).
D. \(\sqrt {2gl(1 - \cos {\alpha _0})} \)
Câu 4. Một con lắc đơn có chiều dài 1m.Kéo cho dây hợp với phương thẳng đứng một góc 600 rồi thả nhẹ. Lấy g = 10m/s2. Vận tốc của con lắc khi dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 450 là
- 1,43m/s. B. 2,04m/s. C. 4,14m/s. D. 3,76m/s.
Câu 5. Con lắc đơn có chiều dài 1m. Kéo cho dây treo làm với phương thẳng đứng góc 450 rồi thả nhẹ. Lấy g = 9,8m/s2. Tốc độ của con lắc khi qua vị trí ứng với góc 300 và vị trí cân bằng là
A. 1,2 m/s và 2,4 m/s.
B. 3,52 m/s và 2,4 m/s.
C. 1,76 m/s và 3,52 m/s.
D. 1,76 m/s và 2,4 m/s.
Câu 6. Một con lắc đơn có chiều dài l = 1,6m. Kéo cho dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 600 rồi thả nhẹ. Bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 10m/s2. Vận tốc của con lắc khi đi qua vị trí cân bằng là
A. 2,82m/s. B. 5,66m/s.
C. 4,00m/s. D. 3,16m/s.
Câu 7. Một con lắc đơn gồm vật nhỏ khối lượng m treo vào một sợi dây không co dãn chiều dài ℓ = 1,6m. Từ vị trí cân bằng kéo vật để sợi dây lệch góc α0 = 600 so với phương thẳng đứng rồi thả nhẹ. Bỏ qua lực cản không khí. Tốc độ của vật khi nó đi qua vị trí thấp nhất là
A. 4√2m/s. B. 2 m/s. C. 4 m/s. D. 2√2m/s
Câu 8. Một con lắc đơn có chiều dài 1m. Kéo cho dây treo làm với phương ngang một góc 300 rồi thả nhẹ. Tính tốc độ của con lắc khi nó đi qua vị trí mà dây treo làm với phương thẳng đứng một góc 200.
A. v = 1,56 m/s. B. v = 1,42 m/s.
C. v = 2,97m/s. D. v = 1,21 m/s.
Câu 9. Tại vị trí A dây treo dài 1m hợp với phương thẳng đứng một góc 300, truyền cho vật vận tốc v0 =0,5m/s hướng về vị trí cân bằng. Bỏ qua mọi ma sát. Lấy g = 10m/s2. Tại B vật có vận tốc bằng ½ vận tốc cực đại, dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc là
A.430. B. 290. C. 160. D. 270.
Câu 10. Con lắc đơn gồm quả cân nặng 500g treo vào sợi dây nhẹ không giãn dài 30cm. Kéo vật để dây lệch góc 450 với phương thẳng đứng rồi thả nhẹ. Bỏ qua sức cản không khí và lấy g=10m/s2. Tốc độ của vật và lực căng của dây vật đi qua vị trí mà dây treo lệch góc 300 với phương thẳng đứng lần lượt là
A. 3,07m/s và 20,06N.
B. 0,98m/s và 5,92N.
C. 1,25m/s và 7,42N.
D. 1,33m/s và 7,93N.
-(Hết)-
Trên đây là toàn bộ nội dung tài liệu Phương pháp giải bài toán về Cơ năng con lắc đơn môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.
Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.
