Câu hỏi 31

Đáp án đúng: 
Đáp án A
Câu hỏi: 

Một vật thực hiện đồng thời ba dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, tương ứng là (1), (2) và (3). Dao động (1) ngược pha và có năng lượng gấp 3 lần dao động (2). Dao động tổng hợp của (1) và (3) có năng lượng là 5W0. Dao động tổng hợp của (2) và (3) có năng lượng là W0 và vuông pha với dao động (1). Dao động tổng hợp của vật có năng lượng gần nhất với giá trị nào sau đây?

Phương pháp giải : 

Năng lượng của dao động điều hòa: \(W = \dfrac{1}{2}k{A^2}\)

Sử dụng giản đồ vecto

Lời giải chi tiết : 

Ta có: \({W_1} = 3{W_2} \Rightarrow \dfrac{1}{2}k{A_1}^2 = 3.\dfrac{1}{2}k{A_2}^2 \Rightarrow {A_1}^2 = 3{A_2}^2 \Rightarrow {A_1} = {A_2}\sqrt 3 \)

Lại có: \(\begin{array}{l}\left\{ \begin{array}{l}{W_{13}} = 5{W_0}\\{W_{23}} = {W_0}\end{array} \right. \Rightarrow {W_{13}} = 5{W_{23}} \Rightarrow \dfrac{1}{2}k{A_{13}}^2 = 5.\dfrac{1}{2}k{A_{23}}^2\\ \Rightarrow {A_{13}}^2 = 5{A_{23}}^2 \Rightarrow {A_{13}} = {A_{23}}\sqrt 5 \end{array}\)

Ta có giản đồ vecto:

Đặt \({A_{23}} = OB = a \Rightarrow {A_{13}} = OC = a\sqrt 5 \)

Xét \(\Delta OBC:BC = \sqrt {O{C^2} - O{B^2}}  = \sqrt {{{\left( {a\sqrt 5 } \right)}^2} - {a^2}}  = 2a\)

\(\begin{array}{l} \Rightarrow {A_1} + {A_2} = BC = 2a \Rightarrow {A_2}\left( {\sqrt 3  + 1} \right) = a\sqrt 5 \\ \Rightarrow {A_2} = \dfrac{{a\sqrt 5 }}{{\sqrt 3  + 1}} \Rightarrow {A_1} = {A_2}\sqrt 3  = \dfrac{{a\sqrt {15} }}{{\sqrt 3  + 1}}\end{array}\)

Ta có: \(\overrightarrow A  = \overrightarrow {{A_1}}  + \overrightarrow {{A_2}}  + \overrightarrow {{A_3}}  = \overrightarrow {{A_1}}  + \overrightarrow {{A_{23}}} \,\,\left( {\overrightarrow {{A_1}}  \bot \overrightarrow {{A_{23}}} } \right)\)

\( \Rightarrow A = \sqrt {{A_1}^2 + {A_{23}}^2}  = \sqrt {{{\left( {\dfrac{{a\sqrt {15} }}{{\sqrt 3  + 1}}} \right)}^2} + {a^2}}  = 1,7348a \approx 1,73a\)

Lại có: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{W = \frac{1}{2}k{A^2}} \\ {{W_{23}} = \frac{1}{2}k{A_{23}}^2} \end{array}} \right.\)

\( \Rightarrow \frac{W}{{{W_{23}}}} = {\left( {\frac{A}{{{A_{23}}}}} \right)^2} = {\left( {\frac{{1,73a}}{a}} \right)^2} \approx 3 \Rightarrow W = 3{W_{23}} = 3{W_0}\)

Chọn A.

Đáp án A: 

3W0        

Đáp án B: 

2W0   

Đáp án C: 

2,5W0   

Đáp án D: 

W0


Bình luận