- Tham gia
- 28/1/21
- Bài viết
- 82,206
- Điểm
- 113
tác giả
TÀI LIỆU Chinh Phục Câu Hỏi Lý Thuyết và Kỹ Thuật Giải Nhanh Hiện Đại Vật Lý - CHU VĂN BIÊN được soạn dưới dạng file word gồm 3 file trang. Các bạn xem và tải về ở dưới.
CHINH PHỤC CÂU HỎI
LÝ THUYẾT & KỸ THUẬT
GIẢI NHANH HIỆN ĐẠI
THEO CẤU TRÚC ĐỀ THI MỚI NHẤT CỦA BỘ GD & ĐT
VẬT LÍ
(PHIÊN BẢN MỚI NHẤT)
* Dành cho học sinh 12 nâng cao kiến thức thi THPT Quốc gia
* Tra cứu nhanh câu hỏi lý thuyết và bài tập
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
Chương 1. DAO ĐỘNG CƠ HỌC
A. Tóm tắt lí thuyết
I. DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
+ Dao động cơ là chuyển động qua lại của vật quanh 1 vị trí cân bằng.
+ Dao động tuần hoàn là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau, trạng thái dao động (vị trí, vận tốc,..) được lặp lại như cũ.
+ Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian.
+ Nếu thì có thể biến đổi thành
II. CON LẮC LÒ XO
1. Phương trình chuyển động của con lắc lò xo
+ Con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, một đầu gắn cố định, đầu kia gắn với vật nặng khối lượng m.
+ Tại thời điểm t bất kì vật có li độ x. Lực đàn hồi của lò xo .
+ Áp dụng định luật II Niutơn ta có: . Đặt : . viết lại: ; nghiệm của phương trình là là một hệ dao động điều hòa.
+ Chu kì dao động của con lắc lò xo: .
+ Lực gây ra dao động điều hòa luôn luôn hướng về vị trí cân bằng và được gọi là lực kéo về hay lực hồi phục. Lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ và là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa.
Biểu thức tính lực kéo về:
2. Năng lượng của con lắc lò xo
+ Thế năng: .
+ Động năng : .
Động năng và thế năng của vật dao động điều hòa biến thiên tuần hoàn với tần số góc , tần số và chu kì .
+ Cơ năng: = hằng số.
Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động.
Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát.
3. Điều kiện ban đầu: sự kích thích dao động.
a. Điều kiện đầu:
• khi thì
• Giải hệ trên ta được A và .
b. Sự kích thích dao động:
+ Đưa vật ra khỏi vị trí cân bằng đến li độ và thả nhẹ .
+ Từ vị trí cân bằng truyền cho vật vận tốc .
+ Trong trường hợp tổng quát để kích thích cho hệ dao động ta đưa vật ra khỏi vị trí cân bằng đến li độ và đồng thời truyền cho vật vận tốc .
III. CON LẮC ĐƠN
1. Phương trình chuyển động của con lắc đơn
+ Con lắc đơn gồm một vật nặng treo vào sợi dây không dãn, vật nặng kích thước không đáng kể so với chiều dài sợi dây, sợi dây khối lượng không đáng kể so với khối lượng của vật nặng.
+ Khi dao động nhỏ , con lắc đơn dao động điều hòa với phương trình:
hoặc ; với ;
+ Chu kỳ, tần số, tần số góc: ; ; .
+ Lực kéo về khi biên độ góc nhỏ:
+ Xác định gia tốc rơi tự do nhờ con lắc đơn : .
+ Chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc độ cao, vĩ độ địa lí và nhiệt độ môi trường.
2. Năng lượng của con lắc đơn
+ Động năng : .
+ Thế năng: .
+ Cơ năng: .
Cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn nếu bỏ qua ma sát.
IV. DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG DUY TRÌ. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. CỘNG HƯỞNG
1. Dao động tắt dần
Khi không có ma sát, con lắc dao động điều hòa với tần số riêng. Tần số riêng của con lắc chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của con lắc.
Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi là dao động tắt dần. Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực ma sát và lực cản của môi trường làm tiêu hao cơ năng của con lắc, chuyển hóa dần dần cơ năng thành nhiệt năng. Vì thế biên độ của con lắc giảm dần và cuối cùng con lắc dừng lại.
Ứng dụng: Các thiết bị đóng cửa tự động hay giảm xóc ô tô, xe máy, … là những ứng dụng của dao động tắt dần.
2. Dao động duy trì
Nếu ta cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động có ma sát để bù lại sự tiêu hao vì ma sát mà không làm thay đổi chu kì riêng của nó thì dao động kéo dài mãi và gọi là dao động duy trì.
3. Dao động cưỡng bức
Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức.
Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số lực cưỡng bức.
Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức, vào lực cản trong hệ và vào sự chênh lệch giữa tần số cưỡng bức f và tần số riêng fo của hệ. Biên độ của lực cưỡng bức càng lớn, lực cản càng nhỏ và sự chênh lệch giữa f và fo càng ít thì biên độ của dao động cưỡng bức càng lớn.
* Cộng hưởng
Hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng dần lên đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng.
Điều kiện gọi là điều kiện cộng hưởng.
Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của biên độ vào tần số cưỡng bức gọi là đồ thị cộng hưởng. Nó càng nhọn khi lực cản của môi trường càng nhỏ.
Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng:
Những hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe, ... đều có tần số riêng. Phải cẩn thận không để cho các hệ ấy chịu tác dụng của các lực cưỡng bức mạnh, có tần số bằng tần số riêng để tránh sự cộng hưởng, gây dao động mạnh làm gãy, đổ.
Hộp đàn của đàn ghi ta, viôlon, ... là những hộp cộng hưởng với nhiều tần số khác nhau của dây đàn làm cho tiếng đàn nghe to, rõ.
V. TỔNG HỢP CÁC DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
1. Biểu diễn dao động điều hòa bằng véc tơ quay.
Mỗi dao đông điều hòa được biểu diễn bằng một véc tơ quay. Véc tơ này có góc tại góc tọa độ của trục Ox, có độ dài bằng biên độ dao động A, hợp với trục Ox một góc ban đầu và quay đều quanh O với vận tốc góc .
2. Tổng hợp các dao động điều hòa.
Phương pháp giản đồ Fre-nen: Lần lượt vẽ hai véc tơ quay biểu diễn hai phương trình dao động thành phần. Sau đó vẽ véc tơ tổng hợp của hai véc tơ trên. Véc tơ tổng là véc tơ quay biểu diễn phương trình của dao động tổng hợp.
+ Nếu một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số với các phương trình: và thì dao động tổng hợp sẽ là: với A và được xác định bởi:
Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp phụ thuộc vào biên độ và pha ban đầu của các dao động thành phần.
+ Khi hai dao động thành phần cùng pha thì dao động tổng hợp có biên độ cực đại:
+ Khi hai dao động thành phần ngược pha thì dao động tổng hợp có biên độ cực tiểu: .
+ Trường hợp tổng quát:
B. Các câu hỏi rèn luyện kĩ năng
1. Dao động điều hòa. Con lắc lò xo. Con lắc đơn
Câu 1: Một vật nhỏ dao động điều hòa trên trục Ox theo phương trình . Vận tốc của vật có biểu thức là
A. B.
C. D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án B
Vận tốc là đạo hàm của li độ theo thời gian:
Câu 2: Một vật nhỏ khối lượng m dao động điều hòa trên trục Ox theo phương trình . Động năng của vật tại thời điểm t là
A. B. C. D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C
Động năng tính theo công thức:
Câu 3: Chọn các câu sai khi nói về chất điểm dao động điều hoà:
A. Khi chuyển động về vị trí cân bằng thì chất điểm chuyển động nhanh dần đều.
B. Khi qua vị trí cân bằng, vận tốc của chất điểm cực đại.
C. Khi vật ở vị trí biên, li độ của chất điểm có độ lớn cực đại.
D. Khi qua vị trí cân bằng, gia tốc của chất điểm bằng không.
Hướng dẫn: Chọn đáp án A, B
Khi chuyển động về vị trí cân bằng thì chất điểm chuyển động nhanh dần (không đều).
Khi qua vị trí cân bằng, vận tốc của chất điểm
Câu 4: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của vận tốc theo li độ trong dao động điều hòa có hình dạng là:
A. Đường hipebol B. Đường elíp C. Đường parabol D. Đường tròn
Hướng dẫn: Chọn đáp án B
Từ công thức Đồ thị v theo x là đường elip
Câu 5: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của bình phương vận tốc theo li độ trong dao động điều hoà có hình dạng nào sau đây?
A. Đường elip B. Một phần đường hypebol.
C. Đường tròn D. Một phần đường parabol.
Hướng dẫn: Chọn đáp án D
Từ công thức Đồ thị theo x là một phần đường parabol
Câu 6: Khi vẽ đồ thị sự phụ thuộc vào biên độ của vận tốc cực đại của một vật dao động điều hoà thì đồ thị là
A. một đường cong khác. B. đường elip.
C. . đường thẳng đi qua gốc toạ độ. D. đường parabol.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C
Từ công thức Đồ thị vmax theo A là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ
Câu 7: Chọn hai phương án đúng. Khi một vật dao động điều hòa thì vectơ vận tốc A. luôn đổi chiều khi đi qua gốc tọa độ.
A. luôn đổi chiều khi đi qua gốc tọa độ.
B. luôn cùng chiều với chiều chuyển động.
C. luôn đổi chiều khi vật chuyển động đến vị trí biên.
D. luôn ngược chiều với vectơ gia tốc.
Hướng dẫn: Chọn đáp án B, C
Véc tơ vận tốc luôn cùng chiều với chiều chuyển động. Véc tơ vận tốc luôn đổi chiều khi vật chuyển động đến vị trí biên
Câu 8: Chọn các phát biểu sai. Trong dao động điều hòa của một vật
A. Li độ và vận tốc của vật luôn biến thiên điều hòa cùng tần số và ngược pha với nhau.
B. Li độ và lực kéo về luôn biến thiên điều hòa cùng tần số và ngược pha với nhau.
C. Véc tơ gia tốc của vật luôn hướng về vị trí cân bằng.
D. Véc tơ vận tốc của vật luôn hướng về vị trí cân bằng.
Hướng dẫn: Chọn đáp án A, D
Li độ và vận tốc của vật luôn biến thiên điều hòa cùng tần số và vuông pha với nhau.
Trong dao động điều hòa, véc tơ vận tốc của vật chỉ hướng về vị trí cân bằng khi vật đi về VTCB
Câu 9: Các phát biểu nào sau đây không đúng khi nói về dao động điều hoà của chất điểm?
A. Biên độ dao động của chất điểm là đại lượng không đổi.
B. Động năng của chất điểm biến đổi tuần hoàn theo thời gian.
C. Tốc độ của chất điểm tỉ lệ thuận với li độ của nó.
D. Độ lớn của hợp lực tác dụng vào chất điểm tỉ lệ nghịch với li độ của chất điểm.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C, D
Tốc độ của chất điểm không tỉ lệ thuận với li độ của nó.
Độ lớn của hợp lực tác dụng vào chất điểm tỉ lệ thuận với li độ của chất điểm
Câu 10: Một vật nhỏ đang dao động điều hòa dọc theo trục Ox (O là vị trí cân bằng) với biên độ A, với chu kì T. Chọn các phương án SAI. Quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian
A. kể từ khi vật ở vị trí cân bằng là A.
B. kể từ khi vật ở vị trí mà tốc độ dao động triệt tiêu là A.
C. là 2A khi và chỉ khi vật ở vị trí cân bằng hoặc vị trí biên.
D. không thể lớn hơn A.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C, D
Bất kể vật xuất phát từ vị trí nào thì quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian luôn luôn là 2A.
Quãng đường tối đa và tối thiểu vật đi được trong thời lần lượt là:
Câu 11: Dao động điều hòa của con lắc lò xo đổi chiều khi hợp lực tác dụng lên vật
A. bằng không. B. có độ lớn cực đại. C. có độ lớn cực tiểu. D. đổi chiều.
Hướng dẫn: Chọn đáp án B
Hợp lực tác dụng lên vật chính là lực hồi phục (lực kéo về): .
Dao động điều hòa của con lắc lò xo đổi chiều khi vật ở vị trí biên , lúc này lực hồi phục có độ lớn cực đại
Câu 12: Một vật dao động điều hòa theo một trục cố định (mốc thế năng ở vị trí cân bằng) thì:
A. Thế năng của vật cực đại khi vật ở vị trí biên.
B. Khi vật đi từ vị trí cân bằng ra biên, vận tốc và gia tốc của vật luôn cùng dấu.
C. Khi vật ở vị trí cân bằng, thế năng của vật bằng cơ năng.
D. Động năng của vật cực đại khi gia tốc của vật bằng 0.
Hướng dẫn: Chọn đáp án A, D
Thế năng của vật cực đại khi vật ở vị trí biên.
Động năng của vật cực đại khi gia tốc của vật bằng 0
Câu 13: Tìm các kết luận sai khi nói về dao động điều hòa của một chất điểm trên một đoạn thẳng nào đó.
A. Trong mỗi chu kì dao động thì thời gian tốc độ của vật giảm dần bằng một nửa chu kì dao động.
B. Lực hồi phục (hợp lực tác dụng vào vật) có độ lớn tăng dần khi tốc độ của vật giảm dần
C. Trong một chu kì dao động có 2 lần động năng bằng một nửa cơ năng dao động.
D. Tốc độ của vật giảm dần khi vật chuyển động từ vị trí cân bằng ra phía biên.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C
Trong một chu kì dao động có 4 lần động năng bằng một nửa cơ năng dao động
Câu 14: Một chất điểm dao động điều hòa với chu kì T. Khoảng thời gian hai lần liên tiếp thế năng cực đại là
A. B. C. D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án A
Khoảng thời gian hai lần liên tiếp thế năng cực đại chính là khoảng thời gian đi từ biên này đến biên kia và bằng
Câu 15: Các phát biểu nào sau đây không đúng? Gia tốc của một vật dao động điều hoà
A. luôn hướng về vị trí cân bằng
B. có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ của vật.
C. luôn ngược pha với vận tốc của vật.
D. có giá trị nhỏ nhất khi vật đổi chiều chuyển động.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C, D
Gia tốc của một vật dao động điều hoà luôn vuông pha với vận tốc. Gia tốc của một vật dao động điều hoà có giá trị nhỏ nhất khi vật qua ở vị trí biên dương
Câu 16: Trong dao động điều hoà của con lắc đơn, phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Lực kéo về phụ thuộc vào khối lượng của vật nặng
B. Lực kéo về phụ thuộc vào chiều dài của con lắc.
C. Tần số góc của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật.
D. Gia tốc của vật khác 0 khi vật qua vị trí cân bằng.
Hướng dẫn: Chọn đáp án A, D
Lực kéo về:
Khi vật qua vị trí cân bằng gia tốc tiếp tuyến bằng 0 nhưng gia tốc hướng tâm khác 0
Câu 17: Khi đưa một con lắc đơn từ xích đạo đến địa cực (lạnh đi và gia tốc trọng trường tăng lên) thì chu kì dao động của con lắc đơn sẽ
A. tăng lên khi g tăng theo tỉ lệ lớn hơn tỉ lệ giảm nhiệt độ và ngược lại.
B. tăng lên.
C. giảm đi khi g tăng theo tỉ lệ lớn hơn tỉ lệ giảm nhiệt độ và ngược lại.
D. giảm đi.
Hướng dẫn: Chọn đáp án D
Chu kì tính theo vì l giảm và g tăng nên T giảm
Câu 18: Các phát biểu nào sau đây đúng khi nói về dao động của một con lắc đơn trong trường hợp bỏ qua lực cản?
A. Khi vật nặng ở vị trí biên, cơ năng của con lắc bằng thế năng của nó.
B. Chuyển động của con lắc từ vị trí biên về vị trí cân bằng là nhanh dần.
C. Dao động của con lắc là dao động điều hoà.
D. Khi vật nặng đi qua vị trí cân bằng thì hợp lực tác dụng lên vật bằng 0
Hướng dẫn: Chọn đáp án A, B
Khi vật nặng ở vị trí biên, cơ năng của con lắc bằng thế năng của nó.
Chuyển động của con lắc từ vị trí biên về vị trí cân bằng là nhanh dần
Câu 19: Một con lắc gồm lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng k, một đầu gắn vật nhỏ có khối lượng m, đầu còn lại được treo vào một điểm cố định. Con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chu kỳ dao động của con lắc là
A. B. C. D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án D
Chu kì tính theo công thức:
Câu 20: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox với chu kỳ T. Vị trí cân bằng của chất điểm trùng với gốc tọa độ, khoảng thời gian ngắn nhất để nó đi từ vị trí có li độ x = A đến vị trí có li độ là:
A. B. C. D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án A
Thời gian ngắn nhất đi từ x = A đến là
Câu 21: Một vật nhỏ dao động điều hòa có biên độ A, chu kì dao động T, ở thời điểm ban đầu vật đang ở vị trí biên. Quãng đường mà vật đi được từ thời điểm ban đầu đến thời điểm là
A. B. 2A C. A D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án B
Bất kể vật xuất phát từ vị trí nào, quãng đường đi được trong thời gian luôn luôn bằng 2A
Câu 22: Một con lắc lò xo gồm viên bi nhỏ có khối lượng m và lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng k, dao động điều hòa theo phương thẳng đứng tại nơi có gia tốc rơi tự do là g. Khi viên bi ở vị trí cân bằng, lò xo dãn một đoạn . Chu kỳ dao động điều hòa của con lắc này là
A. B. C. D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án B
Chu kì tính theo công thức mà nên
CHU VĂN BIÊN
GIÁO VIÊN CHƯƠNG TRÌNH BỔ TRỢ KIẾN THỨC VẬT LÍ 12
KÊNH VTV2 – ĐÀI TRUYỀN HÌNH VIỆT NAM
GIÁO VIÊN CHƯƠNG TRÌNH BỔ TRỢ KIẾN THỨC VẬT LÍ 12
KÊNH VTV2 – ĐÀI TRUYỀN HÌNH VIỆT NAM
CHINH PHỤC CÂU HỎI
LÝ THUYẾT & KỸ THUẬT
GIẢI NHANH HIỆN ĐẠI
THEO CẤU TRÚC ĐỀ THI MỚI NHẤT CỦA BỘ GD & ĐT
VẬT LÍ
(PHIÊN BẢN MỚI NHẤT)
* Dành cho học sinh 12 nâng cao kiến thức thi THPT Quốc gia
* Tra cứu nhanh câu hỏi lý thuyết và bài tập
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
Chương 1. DAO ĐỘNG CƠ HỌC
A. Tóm tắt lí thuyết
I. DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA
+ Dao động cơ là chuyển động qua lại của vật quanh 1 vị trí cân bằng.
+ Dao động tuần hoàn là dao động mà sau những khoảng thời gian bằng nhau, trạng thái dao động (vị trí, vận tốc,..) được lặp lại như cũ.
+ Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian.
+ Nếu thì có thể biến đổi thành
II. CON LẮC LÒ XO
1. Phương trình chuyển động của con lắc lò xo
+ Con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, một đầu gắn cố định, đầu kia gắn với vật nặng khối lượng m.
+ Tại thời điểm t bất kì vật có li độ x. Lực đàn hồi của lò xo .
+ Áp dụng định luật II Niutơn ta có: . Đặt : . viết lại: ; nghiệm của phương trình là là một hệ dao động điều hòa.
+ Chu kì dao động của con lắc lò xo: .
+ Lực gây ra dao động điều hòa luôn luôn hướng về vị trí cân bằng và được gọi là lực kéo về hay lực hồi phục. Lực kéo về có độ lớn tỉ lệ với li độ và là lực gây ra gia tốc cho vật dao động điều hòa.
Biểu thức tính lực kéo về:
2. Năng lượng của con lắc lò xo
+ Thế năng: .
+ Động năng : .
Động năng và thế năng của vật dao động điều hòa biến thiên tuần hoàn với tần số góc , tần số và chu kì .
+ Cơ năng: = hằng số.
Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động.
Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát.
3. Điều kiện ban đầu: sự kích thích dao động.
a. Điều kiện đầu:
• khi thì
• Giải hệ trên ta được A và .
b. Sự kích thích dao động:
+ Đưa vật ra khỏi vị trí cân bằng đến li độ và thả nhẹ .
+ Từ vị trí cân bằng truyền cho vật vận tốc .
+ Trong trường hợp tổng quát để kích thích cho hệ dao động ta đưa vật ra khỏi vị trí cân bằng đến li độ và đồng thời truyền cho vật vận tốc .
III. CON LẮC ĐƠN
1. Phương trình chuyển động của con lắc đơn
+ Con lắc đơn gồm một vật nặng treo vào sợi dây không dãn, vật nặng kích thước không đáng kể so với chiều dài sợi dây, sợi dây khối lượng không đáng kể so với khối lượng của vật nặng.
+ Khi dao động nhỏ , con lắc đơn dao động điều hòa với phương trình:
hoặc ; với ;
+ Chu kỳ, tần số, tần số góc: ; ; .
+ Lực kéo về khi biên độ góc nhỏ:
+ Xác định gia tốc rơi tự do nhờ con lắc đơn : .
+ Chu kì dao động của con lắc đơn phụ thuộc độ cao, vĩ độ địa lí và nhiệt độ môi trường.
2. Năng lượng của con lắc đơn
+ Động năng : .
+ Thế năng: .
+ Cơ năng: .
Cơ năng của con lắc đơn được bảo toàn nếu bỏ qua ma sát.
IV. DAO ĐỘNG TẮT DẦN. DAO ĐỘNG DUY TRÌ. DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC. CỘNG HƯỞNG
1. Dao động tắt dần
Khi không có ma sát, con lắc dao động điều hòa với tần số riêng. Tần số riêng của con lắc chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của con lắc.
Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi là dao động tắt dần. Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực ma sát và lực cản của môi trường làm tiêu hao cơ năng của con lắc, chuyển hóa dần dần cơ năng thành nhiệt năng. Vì thế biên độ của con lắc giảm dần và cuối cùng con lắc dừng lại.
Ứng dụng: Các thiết bị đóng cửa tự động hay giảm xóc ô tô, xe máy, … là những ứng dụng của dao động tắt dần.
2. Dao động duy trì
Nếu ta cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động có ma sát để bù lại sự tiêu hao vì ma sát mà không làm thay đổi chu kì riêng của nó thì dao động kéo dài mãi và gọi là dao động duy trì.
3. Dao động cưỡng bức
Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức.
Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số lực cưỡng bức.
Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức, vào lực cản trong hệ và vào sự chênh lệch giữa tần số cưỡng bức f và tần số riêng fo của hệ. Biên độ của lực cưỡng bức càng lớn, lực cản càng nhỏ và sự chênh lệch giữa f và fo càng ít thì biên độ của dao động cưỡng bức càng lớn.
* Cộng hưởng
Hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng dần lên đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng.
Điều kiện gọi là điều kiện cộng hưởng.
Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của biên độ vào tần số cưỡng bức gọi là đồ thị cộng hưởng. Nó càng nhọn khi lực cản của môi trường càng nhỏ.
Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng:
Những hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe, ... đều có tần số riêng. Phải cẩn thận không để cho các hệ ấy chịu tác dụng của các lực cưỡng bức mạnh, có tần số bằng tần số riêng để tránh sự cộng hưởng, gây dao động mạnh làm gãy, đổ.
Hộp đàn của đàn ghi ta, viôlon, ... là những hộp cộng hưởng với nhiều tần số khác nhau của dây đàn làm cho tiếng đàn nghe to, rõ.
V. TỔNG HỢP CÁC DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ
1. Biểu diễn dao động điều hòa bằng véc tơ quay.
Mỗi dao đông điều hòa được biểu diễn bằng một véc tơ quay. Véc tơ này có góc tại góc tọa độ của trục Ox, có độ dài bằng biên độ dao động A, hợp với trục Ox một góc ban đầu và quay đều quanh O với vận tốc góc .
2. Tổng hợp các dao động điều hòa.
Phương pháp giản đồ Fre-nen: Lần lượt vẽ hai véc tơ quay biểu diễn hai phương trình dao động thành phần. Sau đó vẽ véc tơ tổng hợp của hai véc tơ trên. Véc tơ tổng là véc tơ quay biểu diễn phương trình của dao động tổng hợp.
+ Nếu một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số với các phương trình: và thì dao động tổng hợp sẽ là: với A và được xác định bởi:
Biên độ và pha ban đầu của dao động tổng hợp phụ thuộc vào biên độ và pha ban đầu của các dao động thành phần.
+ Khi hai dao động thành phần cùng pha thì dao động tổng hợp có biên độ cực đại:
+ Khi hai dao động thành phần ngược pha thì dao động tổng hợp có biên độ cực tiểu: .
+ Trường hợp tổng quát:
B. Các câu hỏi rèn luyện kĩ năng
1. Dao động điều hòa. Con lắc lò xo. Con lắc đơn
Câu 1: Một vật nhỏ dao động điều hòa trên trục Ox theo phương trình . Vận tốc của vật có biểu thức là
A. B.
C. D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án B
Vận tốc là đạo hàm của li độ theo thời gian:
Câu 2: Một vật nhỏ khối lượng m dao động điều hòa trên trục Ox theo phương trình . Động năng của vật tại thời điểm t là
A. B. C. D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C
Động năng tính theo công thức:
Câu 3: Chọn các câu sai khi nói về chất điểm dao động điều hoà:
A. Khi chuyển động về vị trí cân bằng thì chất điểm chuyển động nhanh dần đều.
B. Khi qua vị trí cân bằng, vận tốc của chất điểm cực đại.
C. Khi vật ở vị trí biên, li độ của chất điểm có độ lớn cực đại.
D. Khi qua vị trí cân bằng, gia tốc của chất điểm bằng không.
Hướng dẫn: Chọn đáp án A, B
Khi chuyển động về vị trí cân bằng thì chất điểm chuyển động nhanh dần (không đều).
Khi qua vị trí cân bằng, vận tốc của chất điểm
Câu 4: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của vận tốc theo li độ trong dao động điều hòa có hình dạng là:
A. Đường hipebol B. Đường elíp C. Đường parabol D. Đường tròn
Hướng dẫn: Chọn đáp án B
Từ công thức Đồ thị v theo x là đường elip
Câu 5: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của bình phương vận tốc theo li độ trong dao động điều hoà có hình dạng nào sau đây?
A. Đường elip B. Một phần đường hypebol.
C. Đường tròn D. Một phần đường parabol.
Hướng dẫn: Chọn đáp án D
Từ công thức Đồ thị theo x là một phần đường parabol
Câu 6: Khi vẽ đồ thị sự phụ thuộc vào biên độ của vận tốc cực đại của một vật dao động điều hoà thì đồ thị là
A. một đường cong khác. B. đường elip.
C. . đường thẳng đi qua gốc toạ độ. D. đường parabol.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C
Từ công thức Đồ thị vmax theo A là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ
Câu 7: Chọn hai phương án đúng. Khi một vật dao động điều hòa thì vectơ vận tốc A. luôn đổi chiều khi đi qua gốc tọa độ.
A. luôn đổi chiều khi đi qua gốc tọa độ.
B. luôn cùng chiều với chiều chuyển động.
C. luôn đổi chiều khi vật chuyển động đến vị trí biên.
D. luôn ngược chiều với vectơ gia tốc.
Hướng dẫn: Chọn đáp án B, C
Véc tơ vận tốc luôn cùng chiều với chiều chuyển động. Véc tơ vận tốc luôn đổi chiều khi vật chuyển động đến vị trí biên
Câu 8: Chọn các phát biểu sai. Trong dao động điều hòa của một vật
A. Li độ và vận tốc của vật luôn biến thiên điều hòa cùng tần số và ngược pha với nhau.
B. Li độ và lực kéo về luôn biến thiên điều hòa cùng tần số và ngược pha với nhau.
C. Véc tơ gia tốc của vật luôn hướng về vị trí cân bằng.
D. Véc tơ vận tốc của vật luôn hướng về vị trí cân bằng.
Hướng dẫn: Chọn đáp án A, D
Li độ và vận tốc của vật luôn biến thiên điều hòa cùng tần số và vuông pha với nhau.
Trong dao động điều hòa, véc tơ vận tốc của vật chỉ hướng về vị trí cân bằng khi vật đi về VTCB
Câu 9: Các phát biểu nào sau đây không đúng khi nói về dao động điều hoà của chất điểm?
A. Biên độ dao động của chất điểm là đại lượng không đổi.
B. Động năng của chất điểm biến đổi tuần hoàn theo thời gian.
C. Tốc độ của chất điểm tỉ lệ thuận với li độ của nó.
D. Độ lớn của hợp lực tác dụng vào chất điểm tỉ lệ nghịch với li độ của chất điểm.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C, D
Tốc độ của chất điểm không tỉ lệ thuận với li độ của nó.
Độ lớn của hợp lực tác dụng vào chất điểm tỉ lệ thuận với li độ của chất điểm
Câu 10: Một vật nhỏ đang dao động điều hòa dọc theo trục Ox (O là vị trí cân bằng) với biên độ A, với chu kì T. Chọn các phương án SAI. Quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian
A. kể từ khi vật ở vị trí cân bằng là A.
B. kể từ khi vật ở vị trí mà tốc độ dao động triệt tiêu là A.
C. là 2A khi và chỉ khi vật ở vị trí cân bằng hoặc vị trí biên.
D. không thể lớn hơn A.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C, D
Bất kể vật xuất phát từ vị trí nào thì quãng đường mà vật đi được trong khoảng thời gian luôn luôn là 2A.
Quãng đường tối đa và tối thiểu vật đi được trong thời lần lượt là:
Câu 11: Dao động điều hòa của con lắc lò xo đổi chiều khi hợp lực tác dụng lên vật
A. bằng không. B. có độ lớn cực đại. C. có độ lớn cực tiểu. D. đổi chiều.
Hướng dẫn: Chọn đáp án B
Hợp lực tác dụng lên vật chính là lực hồi phục (lực kéo về): .
Dao động điều hòa của con lắc lò xo đổi chiều khi vật ở vị trí biên , lúc này lực hồi phục có độ lớn cực đại
Câu 12: Một vật dao động điều hòa theo một trục cố định (mốc thế năng ở vị trí cân bằng) thì:
A. Thế năng của vật cực đại khi vật ở vị trí biên.
B. Khi vật đi từ vị trí cân bằng ra biên, vận tốc và gia tốc của vật luôn cùng dấu.
C. Khi vật ở vị trí cân bằng, thế năng của vật bằng cơ năng.
D. Động năng của vật cực đại khi gia tốc của vật bằng 0.
Hướng dẫn: Chọn đáp án A, D
Thế năng của vật cực đại khi vật ở vị trí biên.
Động năng của vật cực đại khi gia tốc của vật bằng 0
Câu 13: Tìm các kết luận sai khi nói về dao động điều hòa của một chất điểm trên một đoạn thẳng nào đó.
A. Trong mỗi chu kì dao động thì thời gian tốc độ của vật giảm dần bằng một nửa chu kì dao động.
B. Lực hồi phục (hợp lực tác dụng vào vật) có độ lớn tăng dần khi tốc độ của vật giảm dần
C. Trong một chu kì dao động có 2 lần động năng bằng một nửa cơ năng dao động.
D. Tốc độ của vật giảm dần khi vật chuyển động từ vị trí cân bằng ra phía biên.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C
Trong một chu kì dao động có 4 lần động năng bằng một nửa cơ năng dao động
Câu 14: Một chất điểm dao động điều hòa với chu kì T. Khoảng thời gian hai lần liên tiếp thế năng cực đại là
A. B. C. D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án A
Khoảng thời gian hai lần liên tiếp thế năng cực đại chính là khoảng thời gian đi từ biên này đến biên kia và bằng
Câu 15: Các phát biểu nào sau đây không đúng? Gia tốc của một vật dao động điều hoà
A. luôn hướng về vị trí cân bằng
B. có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ của vật.
C. luôn ngược pha với vận tốc của vật.
D. có giá trị nhỏ nhất khi vật đổi chiều chuyển động.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C, D
Gia tốc của một vật dao động điều hoà luôn vuông pha với vận tốc. Gia tốc của một vật dao động điều hoà có giá trị nhỏ nhất khi vật qua ở vị trí biên dương
Câu 16: Trong dao động điều hoà của con lắc đơn, phát biểu nào sau đây là đúng?
A. Lực kéo về phụ thuộc vào khối lượng của vật nặng
B. Lực kéo về phụ thuộc vào chiều dài của con lắc.
C. Tần số góc của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật.
D. Gia tốc của vật khác 0 khi vật qua vị trí cân bằng.
Hướng dẫn: Chọn đáp án A, D
Lực kéo về:
Khi vật qua vị trí cân bằng gia tốc tiếp tuyến bằng 0 nhưng gia tốc hướng tâm khác 0
Câu 17: Khi đưa một con lắc đơn từ xích đạo đến địa cực (lạnh đi và gia tốc trọng trường tăng lên) thì chu kì dao động của con lắc đơn sẽ
A. tăng lên khi g tăng theo tỉ lệ lớn hơn tỉ lệ giảm nhiệt độ và ngược lại.
B. tăng lên.
C. giảm đi khi g tăng theo tỉ lệ lớn hơn tỉ lệ giảm nhiệt độ và ngược lại.
D. giảm đi.
Hướng dẫn: Chọn đáp án D
Chu kì tính theo vì l giảm và g tăng nên T giảm
Câu 18: Các phát biểu nào sau đây đúng khi nói về dao động của một con lắc đơn trong trường hợp bỏ qua lực cản?
A. Khi vật nặng ở vị trí biên, cơ năng của con lắc bằng thế năng của nó.
B. Chuyển động của con lắc từ vị trí biên về vị trí cân bằng là nhanh dần.
C. Dao động của con lắc là dao động điều hoà.
D. Khi vật nặng đi qua vị trí cân bằng thì hợp lực tác dụng lên vật bằng 0
Hướng dẫn: Chọn đáp án A, B
Khi vật nặng ở vị trí biên, cơ năng của con lắc bằng thế năng của nó.
Chuyển động của con lắc từ vị trí biên về vị trí cân bằng là nhanh dần
Câu 19: Một con lắc gồm lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng k, một đầu gắn vật nhỏ có khối lượng m, đầu còn lại được treo vào một điểm cố định. Con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chu kỳ dao động của con lắc là
A. B. C. D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án D
Chu kì tính theo công thức:
Câu 20: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox với chu kỳ T. Vị trí cân bằng của chất điểm trùng với gốc tọa độ, khoảng thời gian ngắn nhất để nó đi từ vị trí có li độ x = A đến vị trí có li độ là:
A. B. C. D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án A
Thời gian ngắn nhất đi từ x = A đến là
Câu 21: Một vật nhỏ dao động điều hòa có biên độ A, chu kì dao động T, ở thời điểm ban đầu vật đang ở vị trí biên. Quãng đường mà vật đi được từ thời điểm ban đầu đến thời điểm là
A. B. 2A C. A D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án B
Bất kể vật xuất phát từ vị trí nào, quãng đường đi được trong thời gian luôn luôn bằng 2A
Câu 22: Một con lắc lò xo gồm viên bi nhỏ có khối lượng m và lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng k, dao động điều hòa theo phương thẳng đứng tại nơi có gia tốc rơi tự do là g. Khi viên bi ở vị trí cân bằng, lò xo dãn một đoạn . Chu kỳ dao động điều hòa của con lắc này là
A. B. C. D.
Hướng dẫn: Chọn đáp án B
Chu kì tính theo công thức mà nên
CHỦ ĐỀ LIÊN QUAN
CHỦ ĐỀ MỚI NHẤT