Các chuyên đề luyện thi đại học môn Vật lý

Chia sẻ: NGUYỄN VĂN SƯƠNG | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:233

Thêm vào BST

Báo xấu

383
lượt xem 31
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu gồm tóm tắt một số phần lý thuyết và bài tập vận dụng các chuyên đề luyện thi đại học môn Vật lý: dao động cơ học, sóng cơ học, điện xoay chiều, sóng ánh sáng, lượng tử ánh sáng. Tài liệu dành cho các em học đang ôn luyện kì thi THPT Quốc gia môn Vật lý. Mời các em cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Các chuyên đề luyện thi đại học môn Vật lý

DAO ĐỘNG CƠ HỌC ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG 1. Dao động: Là những chuyển động qua lại quanh một vị trí cân bằng. (Vị trí cân bằng là vị trí tự nhiên của vật khi chưa dao động, ở đó hợp các lực tác dụng lên vật bằng 0) 2. Dao động tuần hoàn: Là dao động mà trạng thái chuyển động của vật lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau. (Trạng thái chuyển động bao gồm tọa độ, vận tốc v gia tốc… cả về hướng và độ lớn). 3. Dao động điều hòa: là dao động được mô tả theo định luật hình sin (hoặc cosin) theo thời gian, phương trình có dạng: x = Asin( t + ) hoặc x = Acos( t + ) Đồ thị của dao động điều hòa là một đường sin (hình vẽ): Trong đó: x: tọa độ (hay vị trí ) của vật. Acos( t + ): là li độ (độ lệch của vật so với vị trí cân bằng) A: Biên độ dao động, là li độ cực đại, luôn là hằng số dương : Tần số góc (đo bằng rad/s), luôn là hằng số dương ( t + ): Pha dao động (đo bằng rad), cho phép ta xác định trạng thái dao động của vật tại thời điểm t. : Pha ban đầu, là hằng số dương hoặc âm phụ thuộc vào cách ta chọn mốc thời gian (t = t0) 4. Chu kì, tần số dao động: * Chu kì T (đo bằng giây (s)) là khoảng thời gian ngắn nhất sau đó trạng thái dao động lập lại như cu õ hoặclà thời gian để vật thực hiện một dao động. (t là thời gian vật thực hiện được N dao động) * Tần số f (đo bằng héc: Hz) là số chu kì (hay số dao động) vật thực hiện trong một đơn vị thời gian: (1Hz = 1 dao động/giây) * Gọi TX, fX là chu kì và tần số của vật X. Gọi TY, fY là chu kì và tần số của vật Y. Khi đó trong cùng khoảng thời gian t nếu vật X thực hiện được NX dao động thì vật Y sẽ thực hiện được NY dao động và: 5. Vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa: Xét một vật dao động điều hoà có phương trình: x = Acos( t + ). a. Vận tốc: v = x’ = Asin( t + ) v = Acos( t + + ) vmax = A , khi vật qua VTCB b. Gia tốc: a = v’ = x’’ = 2Acos( t + ) = 2x a = 2x = 2Acos( t+ + ) amax = A 2, khi vật ở vị trí biên. a max 2 vmax * Cho amax và vmax. Tìm chu kì T, tần số f , biên độ A ta dùng công thức: = và A = vmax a max c. Hợp lực F tác dụng lên vật dao động điều hòa, còn gọi là lực hồi phục hay lực kéo về là lực gây ra dao động điều hòa, có biểu thức: F = ma = m 2x = m. 2Acos( t + + ) lực này cũng biến thiên điều hòa với tần số f , có chiều luôn hướng về vị trí cân bằng, trái dấu (), tỷ lệ ( 2) và ngược pha với li độ x (như gia tốc a). Ta nhận thấy: * Vận tốc và gia tốc cũng biến thiên điều hoà cùng tần số với li độ. * Vận tốc sớm pha /2 so với li độ, gia tốc ngược pha với li độ. * Gia tốc a = 2x tỷ lệ và trái dấu với li độ (hệ số tỉ lệ là 2) và luôn hướng về vị trí cân bằng. 6) Tính nhanh chậm và chiều của chuyển động trong dao động điều hòa: Nếu v > 0 vật chuyển động cùng chiều dương; nếu v 0 vật chuyển động nhanh dần; nếu a.v
2vmax * Tốc độ trung bình = = trong một chu kì (hay nửa chu kì): = = = x2 x1 * Vận tốc trung bình v bằng độ biến thiên li độ trong 1 đơn vị thời gian: v = = t 2 t1 vận tốc trung bình trong một chu kì bằng 0 (không nên nhầm khái niệm tốc độ trung bình và vận tốc trung bình!) * Tốc độ tức thời là độ lớn của vận tốc tức thời tại một thời điểm. * Thời gian vật đi từ VTCB ra biên hoặc từ biên về VTCB luôn là T/4. 8. Trường hợp dao động có phương trình đặc biệt: * Nếu phương trình dao động có dạng: x = Acos( t + ) + c với c = const thì: x là toạ độ, x0 = Acos( t + ) là li độ li độ cực đại x0max = A là biên độ Biên độ là A, tần số góc là , pha ban đầu Toạ độ vị trí cân bằng x = c, toạ độ vị trí biên x = A + c Vận tốc v = x’ = x0’, gia tốc a = v’ = x” = x0” vmax = A.ω và amax = A.ω2 2 v Hệ thức độc lập: a = 2x0; A 2 x02 * Nếu phương trình dao động có dạng: x = Acos2( t + ) + c x = c + + cos(2ωt + 2 ) Biên độ A/2, tần số góc 2 , pha ban đầu 2 , tọa độ vị trí cân bằng x = c + A/2; tọa độ biên x = c + A và x = c * Nếu phương trình dao động có dạng: x = Asin2( t + ) + c x = c + cos(2ωt + 2 ) x = c + + cos(2 t + 2 ) + Biên độ A/2, tần số góc 2 , pha ban đầu 2 , tọa độ vị trí cân bằng x = c + A/2; tọa độ biên x = c + A và x = c * Nếu phương trình dao động có dạng: x = a.cos( t + ) + b.sin( t + ) a b Đặt cosα = 2 2 sinα = 2 x = a 2 b 2 {cos .cos( t+ )+sin .sin( t+ )} a b a b2 x = a 2 b 2 cos( t+ ) Có biên độ A = a 2 b 2 , pha ban đầu ’ = α 9. Các hệ thức độc lập với thời gian – đồ thị phụ thuộc: Từ phương trình dao động ta có: x = Acos( t + ) cos( t + ) = (1) Và: v = x’ = Asin ( t + ) sin( t + ) = (2) 2 2 x v Bình phương 2 vế (1) và (2) và cộng lại: sin ( t + ) + cos ( t + ) = 2 2 1 + ( v A A Vậy tương tự ta có các hệ thức độc lập với thời gian: x 2 v 2 v v2 a2 v2 * 1 v = 2 A x 2 = A = x 2 = A A A2 x 2 2 4 2 2 2 2 2 2 2 x v a v F v * 1 ; 1 ; 1 A vmax amax vmax Fmax vmax v22 v12 v12 .x22 v22 .x12 * Tìm biên độ A và tần số góc khi biết (x1, v1); (x2, v2): = 2 và A = x1 x22 v12 v22 * a = 2x; F = ma = m 2x Từ biểu thức độc lập ta suy ra đồ thị phụ thuộc giữa các đại lượng: * x, v, a, F đều phụ thuộc thời gian theo đồ thị hình sin. * Các cặp giá trị {x và v}; {a và v}; {F và v} vuông pha nhau nên phụ thuộc nhau theo đồ thị hình elip. * Các cặp giá trị {x và a}; {a và F}; {x và F} phụ thuộc nhau theo đồ thị là đoạn thẳng qua gốc tọa độ xOy. 10. Tóm tắt các loại dao động: a. Dao động tắt dần: Là dao động có biên độ giảm dần (hay cơ năng giảm dần) theo thời gian (nguyên nhân do tác dụng cản của lực ma sát). Lực ma sát lớn quá trình tắt dần càng nhanh và ngược lại. Ứng dụng GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 2
trong các hệ thống giảm xóc của ôtô, xe máy, chống rung, cách âm… b. Dao động tự do: Là dao động có tần số (hay chu kì) chỉ phụ vào các đặc tính cấu tạo (k,m) của hệ mà không phụ thuộc vào các yếu tố ngoài (ngoại lực). Dao động tự do sẽ tắt dần do ma sát. c. Dao động duy trì: Là dao động tự do mà người ta đã bổ sung năng lượng cho vật sau mỗi chu kì dao động, năng lượng bổ sung đúng bằng năng lượng mất đi. Quá trình bổ sung năng lượng là để duy trì dao động chứ không làm thay đổi đặc tính cấu tạo, không làm thay đổi bin độ và chu kì hay tần số dao động của hệ. d. Dao động cưỡng bức: Là dao động chịu tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn theo thời gian F = F0cos( t + ) với F0 là biên độ của ngoại lực. + Ban đầu dao động của hê là một dao động phức tạp do sự tổng hợp của dao động riêng và dao động cưỡng bức sau đó dao động riêng tắt dần vật sẽ dao động ổn định với tần số của ngoại lực. + Biên độ của dao động cưỡng bức tăng nếu biên độ ngoại lực (cường độ lực) tăng và ngược lại. + Biên độ của dao động cưỡng bức giảm nếu lực cản môi trường tăng và ngược lại. + Biên độ của dao động cưỡng bức tăng nếu độ chênh lệch giữa tần số của ngoại lực và tần số dao động riêng giảm. VD: Một vật m có tần số dao động riêng là 0, vật chịu tác dụng của ngoại lực cưỡng bức có biểu thức F = F0cos(ωt + ) và vật dao động với biên độ A thì khi đó tốc độ cực đại của vật là vmax = A. ; gia tốc cực đại là amax = A. 2 và F= m. 2.x F0 = m.A. 2 e. Hiện tượng cộng hưởng: Là hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng một cách đột ngột khi tần số dao động cưỡng bức xấp xỉ bằng tần số dao động riêng của hệ. Khi đó: = 0 hay = 0 hay T = T0 Với , , T và 0, 0, T0 là tần số, tần số góc, chu kỳ của lực cưỡng bức và của hệ dao động. Biên độ của cộng hưởng phụ thuộc vào lực ma sát, biên độ của cộng hưởng lớn khi lực ma sát nhỏ và ngược lại. + Gọi 0 là tần số dao động riêng, là tần số ngoại lực cưỡng bức, biên độ dao động cưỡng bức sẽ tăng dần khi càng gần với 0. Với cùng cường độ ngoại lực nếu 2 > 1 > 0 thì A2
A. Số chu kì thực hiện được trong một giây. B. Số lần trạng thái dao động lặp lại trong 1 đơn vị thời gian. C. Số dao động thực hiện được trong 1 phút. D. Số lần li độ dao động lặp lại như cũ trong 1 đơn vị thời gian. Câu 5. Đại lượng nào sau đây không cho biết dao động điều hoà là nhanh hay chậm? A. Chu kỳ. B. Tần số C. Biên độ D. Tốc độ góc. Câu 6. Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về dao động điều hoà của một chất điểm? A. Khi đi qua VTCB, chất điểm có vận tốc cực đại, gia tốc cực đại. B. Khi đi tới vị trí biên chất điểm có gia tốc cực đại. Khi qua VTCB chất điểm có vận tốc cực đại. C. Khi đi qua VTCB, chất điểm có vận tốc cực tiểu, gia tốc cực đại. D. Khi đi tới vị trí biên, chất điểm có vận tốc cực đại, gia tốc cực đại. Câu 7. Chọn câu trả lời đúng trong dao động điều hoà vận tốc và gia tốc của một vật: A. Qua cân bằng vận tốc cực đại, gia tốc triệt tiêu. B. Tới vị trí biên thì vận tốc đạt cực đại, gia tốc triệt tiêu. C. Tới vị trí biên vận tốc triệt tiêu, gia tốc cực đại. D. A và B đều đúng. Câu 8. Khi một vật dao động điều hòa thì: A. Vectơ vận tốc và vectơ gia tốc luôn hướng cùng chiều chuyển động. B. Vectơ vận tốc luôn hướng cùng chiều chuyển động, vectơ gia tốc luôn hướng về vị trí cân bằng. C. Vectơ vận tốc và vectơ gia tốc luôn đổi chiều khi qua vị trí cân bằng. D. Vectơ vận tốc và vectơ gia tốc luôn là vectơ hằng. Câu 9. Nhận xét nào là đúng về sự biến thiên của vận tốc trong dao động điều hòa. A. Vận tốc của vật dao động điều hòa giảm dần đều khi vật đi từ vị trí cân bằng ra vị trí biên. B. Vận tốc của vật dao động điều hòa tăng dần đều khi vật đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng. C. Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên tuần hòan cùng tần số góc với li độ của vật. D. Vận tốc của vật dao động điều hòa biến thiên những lượng bằng nhau sau những khỏang thời gian bằng nhau. Câu 10. Chọn đáp án sai. Trong dao động điều hoà thì li độ, vận tốc và gia tốc là những đại lượng biến đổi theo hàm sin hoặc cosin theo t và: A. Có cùng biên độ. B. Cùng tần số C. Có cùng chu kỳ. D. Không cùng pha dao động. Câu 11. Hai vật A và B cùng bắt đầu dao động điều hòa, chu kì dao động của vật A là T A, chu kì dao động của vật B là TB. Biết TA = 0,125TB. Hỏi khi vật A thực hiện được 16 dao động thì vật B thực hiện được bao nhiêu dao động? A. 2 B. 4 C. 128 D. 8 Câu 12. Một vật dao động điều hòa với li độ x = Acos( t + ) và vận tốc dao động v = Asin( t + ) A. Li độ sớm pha so với vận tốc B. Vận tốc sớm pha hơn li độ góc C. Vận tốc v dao động cùng pha với li độ D. Vận tốc dao động lệch pha /2 so với li dộ Câu 13. Trong dao động điều hòa, gia tốc biến đổi. A. Cùng pha với li độ. B. Lệch pha một góc so với li độ. C. Sớm pha /2 so với li độ. D. Trễ pha /2 so với li độ. Câu 14. Trong dao động điều hòa, gia tốc biến đổi. A. Cùng pha với vận tốc. B. Ngược pha với vận tốc. C. Lệch pha /2 so với vận tốc. D. Trễ pha /2 so với vận tốc. Câu 15. Trong dao động điều hòa của vật biểu thức nào sau đây là sai? 2 2 2 2 x v a v A. 1 B. 1 A vmax amax vmax 2 2 2 2 F v x a C. 1 D. 1 Fmax vmax A amax Câu 16. Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = Acos(ωt + ). Gọi v là vận tốc tức thời của vật. Trong các hệ thức liên hệ sau, hệ thức nào sai? GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 4
x 2 v 2 v v2 A. 1 B. v2 = 2(A2 x2) C. = D. A = x 2 A A A2 x 2 2 Câu 17. Vật dao động với phương trình: x = Acos( t + ). Khi đó tốc độ trung bình của vật trong 1 chu kì là: 2v A. = max B. = C. = D. = Câu 18. Nếu biết vmax và amax lần lượt là vận tốc cực đại và gia tốc cực đại của vật dao động điều hòa thì chu kì T là: vmax a max a max 2 vmax A. B. C. D. a max vmax 2 vmax a max Câu 19. Gia tốc trong dao động điều hòa cĩ biểu thức: A. a = 2x B. a = x2 C. a = 2x D. a = 2x2. Câu 20. Gia tốc trong dao động điều hòa co đ ́ ộ lớn xác định bởi: A. a = x 2 2 B. a = x 2 C. a = 2x D. a = 2x2. Câu 21. Nếu biết vmax và amax lần lượt là vận tốc cực đại và gia tốc cực đại của vật dao động điều hòa thì biên độ A là: 2 vmax 2 a max 2 amax a max A. B. C. 2 D. a max vmax vmax vmax Câu 22. Đồ thị mô tả sự phụ thuộc giữa gia tốc a và li độ v là: A. Đoạn thẳng đồng biến qua gốc tọa độ. B. Đoạn thẳng nghịch biến qua gốc tọa độ. C. Là dạng hình sin. D. Dạng elip. Câu 23. Đồ thị mô tả sự phụ thuộc giữa gia tốc a và li độ x là: A. Đoạn thẳng đồng biến qua gốc tọa độ. B. Đoạn thẳng nghịch biến qua gốc tọa độ. C. Là dạng hình sin. D. Có dạng đường thẳng không qua gốc tọa độ. Câu 24. Đồ thị mô tả sự phụ thuộc giữa gia tốc a và lực kéo về F là: A. Đoạn thẳng đồng biến qua gốc tọa độ. B. Đường thẳng qua gốc tọa độ. C. Là dạng hình sin. D. Dạng elip. Câu 25. Hãy chọn phát biểu đúng? Trong dao động điều hoà của một vật: A. Đồ thị biểu diễn gia tốc theo li độ là một đường thẳng không qua gốc tọa độ. B. Khi vật chuyển động theo chiều dương thì gia tốc giảm. C. Đồ thị biểu diễn gia tốc theo li độ là một đường thẳng qua gốc tọa độ. D. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc và gia tốc là một đường elíp. Câu 26. Một chất điểm chuyển động theo phương trình sau: x = Acos t +B. Trong đó A, B, là các hằng số. Phát biểu nào đng? A. Chuyển động của chất điểm là một dao động tuần hoàn và vị trí biên có tọa độ x = B – A và x = B + A. B. Chuyển động của chất điểm là một dao động tuần hoàn và biên độ là A + B. C. Chuyển động của chất điểm là một dao động tuần hoàn và vị trí cân bằng có tọa độ x = 0. D. Chuyển động của chất điểm là một dao động tuần hoàn và vị trí cân bằng có tọa độ x = B/A. Câu 27. Một chất điểm chuyển động theo các phương trình sau: x = Acos 2( t + /4). Tìm phát biểu nào đung? ́ A. Chuyển động của chất điểm là một dao động tuần hoàn và vị trí cân bằng có tọa độ x = 0. B. Chuyển động của chất điểm là một dao động tuần hoàn và pha ban đầu là /2. C. Chuyển động của chất điểm là một dao động tuần hoàn và vị trí biên có tọa độ x = A hoặc x = A D. Chuyển động của chất điểm là một dao động tuần hoàn và tần số góc . Câu 28. Phương trình dao động của vật có dạng x = asin t + acos t. Biên độ dao động của vật là: A. a/2. B. a. C. a. D. a. Câu 29. Chất điểm dao động theo phương trình x = 2cos(2πt + /3) + 2sin(2πt + /3). Hãy xác định biên độ A và pha ban đầu của chất điểm đó. A. A = 4cm, = /3 B. A = 8cm, = /6 C. A = 4cm, = /6 D. A = 16cm, = /2 Câu 30. Vận tốc của một vật dao động điều hòa theo phương trình x = Asin( t + ) với pha /3 là 2π(m/s). Tần số dao động là 8Hz. Vật dao động với biên độ: A. 50cm B. 25 cm C. 12,5 cm D. 50 cm GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 5
̣ ̣ ́ ̣ ực đai la 10 Câu 31. Vât dao đông điêu hoà có tôc đô c ̀ ̣ ̀ ́ ̣ ̉ ̣ (cm/s). Tôc đô trung bình cua vât trong 1 chu kì dao ̣ đông là: A. 10cm/s B. 20 cm/s C. 5 cm/s D. 5 cm/s ̣ ̣ ̣ ̣ Câu 32. Vât dao đông điêu hoà. Khi qua vi trí cân băng vât có tôc đô 16 ̀ ̀ ́ ̣ ̣ ́ ̉ ̣ (cm/s), tai biên gia tôc cua vât là ̣ 64 (cm/s ). Tính biên đô và chu kì dao đông. 2 2 ̣ A. A = 4cm, T = 0,5s B. A = 8cm, T = 1s C. A = 16cm, T = 2s D. A = 8pcm, T = 2s. Câu 33. Một vật dao động điều hoà x = 4sin( t + /4)cm. Lúc t = 0,5s vật có li độ và vận tốc là: A. x = 2 cm; v = 4 cm/s B. x = 2 cm; v = 2 cm/s C. x = 2 cm; v = 2 cm/s D. x = 2 cm; v = 4 cm/s Câu 34. Một vật dao động điều hoà x = 10cos(2 t + /4)cm. Lúc t = 0,5s vật: A. Chuyển động nhanh dần theo chiều dương. B. Chuyển động nhanh dần theo chiều âm. C. Chuyển động chậm dần theo chiều dương. D. Chuyển động chậm dần theo chiều âm. Câu 35. Một vật dao động điều hòa với biên độ 5cm, khi vật có li độ x = 3cm thì có vận tốc 4 (cm/s). Tần số dao động là: A. 5Hz B. 2Hz C. 0,2 Hz D. 0,5Hz Câu 36. Vật dao động điều hòa, biên độ 10cm, tần số 2Hz, khi vật có li độ x = 8cm thì vận tốc dao động theo chiều âm là: A. 24 (cm/s) B. 24 (cm/s) C. 24 (cm/s) D. 12 (cm/s) Câu 37. Tại thời điểm khi vật thực hiện dao động điều hòa có vận tốc bằng 1/2 vận tốc cực đại thì vật có li độ bằng bao nhiêu? A. B. C. D. A. Câu 38. Một vật dao động điều hòa khi vật có li độ x 1 = 3cm thì vận tốc của vật là v 1 = 40cm/s, khi vật qua vị trí cân bằng thì vận tốc của vật là v2 = 50cm/s. Tần số của dao động điều hòa là: A. (Hz). B. (Hz). C. (Hz). D. 10(Hz). Câu 39. Một vật dao động điều hoà khi vật có li độ x 1 = 3cm thì vận tốc của nó là v1 = 40cm/s, khi vật qua vị trí cân bằng vật có vận tốc v2 = 50cm. Li độ của vật khi có vận tốc v3 = 30cm/s là: A. 4cm. B. 4cm. C. 16cm. D. 2cm. Câu 40. Một chất điểm dao động điều hoà. Tại thời điểm t1 li độ của chất điểm là x1 = 3cm và v1 = 60 cm/s. tại thời điểm t2 có li độ x2 = 3 cm và v2 = 60 cm/s. Biên độ và tần số góc dao động của chất điểm lần lượt bằng: A. 6cm; 20rad/s. B. 6cm; 12rad/s. C. 12cm; 20rad/s. D. 12cm; 10rad/s. ̣ ́ ̉ ̣ Câu 41. Môt chât điêm dao đông điêu hoa. Tai th ̀ ̀ ̣ ơi điêm t ̀ ̉ 1 li đô cua vât la x ̣ ̉ ̣ ̀ 1 va tôc đô v ̀ ́ ̣ 1. Tai tḥ ơi điêm t ̀ ̉ 2 có ̣ 2 va tôc đô v li đô x ̀ ́ ̣ 2. Biêt x ̉ ̉ ́ 1 ≠ x2. Hoi biêu th ưc nao sau đây co thê dung xac đinh tân sô dao đông? ́ ̀ ́ ̉ ̀ ́ ̣ ̀ ́ ̣ 1 v12 v22 2 1 v21 v12 1 x22 x12 1 x12 x22 A. f B. f C. f D. f 2 x12 x22 2 x12 x22 2 v12 v22 2 v22 v12 Câu 42. Một vật dao động điều hòa trên đoạn thẳng dài 10cm và thực hiện được 50 dao động trong thời gian 78,5 giây. Tìm vận tốc và gia tốc của vật khi đi qua vị trí có li độ x = 3cm theo chiều hướng về vị trí cân bằng: A. v = 0,16 m/s; a = 48 cm/s2. B. v = 0,16m/s; a = 0,48cm/s2. C. v = 16 m/s; a = 48 cm/s . 2 D. v = 0,16cm/s; a = 48cm/s2. ̣ ́ ̉ ̣ ̀ ̀ ̣ ́ ̉ ̣ ́ ̀ ̀ ́ ̣ ̉ Câu 43. Môt chât điêm dao đông điêu hoa trên truc Ox. Khi chât điêm đi qua vi tri cân băng thi toc đô cua no ́ ́ ̉ ́ ́ ̣ ́ ̉ la 20 cm/s. Khi chât điêm co tôc đô 10 cm/s thi gia tôc cua no băng 40 cm/s ̀ ̀ ́ ̀ 2 ̣ ̣ ̉ ́ ̉ . Biên đô dao đông cua chât điêm la:̀ A. 4cm. B. 5cm. C. 8 cm. D. 10 cm. Câu 44. Phương trình vận tốc của một vật dao động điều hoà là v = 120cos20t(cm/s), với t đo bằng giây. Vào thời điểm t = T/6 (T là chu kì dao động), vật có li độ là: A. 3cm. B. 3cm. C. 3 cm. D. 3 cm. ́ ̉ ̣ Câu 45. Hai chât điêm dao đông điêu hoa cung ph ̀ ̀ ̀ ương, cung tân sô, co ph ̀ ̀ ́ ́ ương trinh dao đông lân l ̀ ̣ ̀ ượt la:̀ x1 = A1cos( t+ 1); x2 = A2cos( t+ 2). Cho biêt 4x + x = 13 cm ́ 2 ́ ̉ . Khi chât điêm th ư nhât co li đô x ́ ́ ́ ̣ 1 = 1 cm thì ́ ̣ ̉ ́ ́ ̣ ̉ ́ ̉ tôc đô cua no băng 6 cm/s, khi đo tôc đô cua chât điêm th ́ ̀ ứ 2 băng: ̀ A. 8 cm/s. B. 9 cm/s. C. 10 cm/s. D. 12 cm/s. Câu 46. Một vật có khối lượng 500g dao động điều hòa dưới tác dụng của một lực kéo về có biểu thức F GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 6
= 0,8cos4t (N). Dao động của vật có biên độ là: A. 6 cm B. 12 cm C. 8 cm D. 10 cm Câu 47. Lực kéo về tác dụng lên một chất điểm dao động điều hòa có độ lớn: A. Tỉ lệ với bình phương biên độ. B. Tỉ lệ với độ lớn của x và luôn hướng về vị trí cân bằng. C. Không đổi nhưng hướng thay đổi. D. Và hướng không đổi. Câu 48. Sự đong đưa của chiếc lá khi có gió thổi qua là: A. Dao động tắt dần. B. Dao động duy trì. C. Dao động cưỡng bức. D. Dao động tuần hoàn. Câu 49. Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã: A. Kích thích lại dao động sau khi dao động bị tắt hẳn. B. Tác dụng vào vật ngoại lực biến đổi điều hoà theo thời gian. C. Cung cấp cho vật một năng lượng đúng bằng năng lượng vật mất đi sau mỗi chu kỳ. D. Làm mất lực cản của môi trường đối với chuyển động đó. Câu 50. Dao động tắt dần là một dao động có: A. Cơ năng giảm dần do ma sát. B. Chu kỳ giam d ̉ ần theo thời gian. C. Tân sô tăng dân theo th ̀ ́ ̀ ời gian D. Biên độ khoâng đổi. Câu 51. Phát biểu nào sau đây là sai? A. Dao động cưỡng bức là dao động dưới tác dụng của ngoại lực biến đổi tuần hoàn. B. Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào mối quan hệ giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số dao động riêng của hệ. C. Sự cộng hưởng thể hiện rõ nét nhất khi lực ma sát của môi trường ngoài là nhỏ. D. Biên độ cộng hưởng không phụ thuộc vào ma sát. Câu 52. Trong những dao động tắt dần sau đây, trường hợp nào sự tắt dần nhanh là có lợi? A. Quả lắc đồng hồ. B. Khung xe máy sau khi qua chỗ đường gập ghềnh. C. Con lắc lò xo trong phòng thí nghiệm. D. Chiếc võng. Câu 53. Chọn đáp án sai. Dao động tắt dần là dao động: A. Có biên độ và cơ năng giảm dần B. Không có tính điều hòa C. Có thể có lợi hoặc có hại D. Có tính tuần hoàn. Câu 54. Sự cộng hưởng xảy ra trong dao động cưỡng bức khi: A. Hệ dao động với tần số dao động lớn nhất B. Ngoại lực tác dụng lên vật biến thiên tuần hoàn. C. Dao động không có ma sát D. Tần số cưỡng bức bằng tần số riêng. Câu 55. Phát biểu nào dưới đây là sai? A. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian B. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của ngoại lực. C. Dao động duy trì có tần số tỉ lệ với năng lượng cung cấp cho hệ dao động. D. Cộng hưởng có biên độ phụ thuộc vào lực cản của môi trường. Câu 56. Trong trường hợp nào sau đây dao động của 1 vật có thể có tần số khác tần số riêng của vật? A. Dao động duy trì. B. Dao động cưỡng bức. C. Dao động cộng hưởng. D. Dao động tự do tắt dần. Câu 57. Dao động của quả lắc đồng hồ thuộc loại: A. Dao động tắt dần B. Cộng hưởng C. Cưỡng bức D. Duy trì. Câu 58. Một vật có tần số dao động tự do là f0, chịu tác dụng liên tục của một ngoại lực tuần hoàn có tần số biến thiên là ( ≠ 0). Khi đó vật sẽ dao ổn định với tần số bằng bao nhiêu? A. B. 0 C. + 0 D. | 0| Câu 59. Một vật dao động với tần số riêng f0 = 5Hz, dùng một ngoại lực cưỡng bức có cường độ không đổi, khi tần số ngoại lực lần lượt là f1 = 6Hz và f2 = 7Hz thì biên độ dao động tương ứng là A1 và A2. So sánh A1 và A2. A. A1 > A2 vì 1 gần 0 hơn. B. A1
A. F = F0cos(2 t + /4). B. F = F0cos(8 t) C. F = F0cos(10 t) D. F = F0cos(20 t + /2) cm Câu 61. Một con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m = 100g, lò xo có độ cứng k = 100N/m. Trong cùng một điều kiện về lực cản của môi trường, thì biểu thức ngoại lực điều hoà nào sau đây làm cho con lắc dao động cưỡng bức với biên độ lớn nhất? ( Cho g = 2 m/s2). A. F = F0cos(20 t + /4). B. F = 2F0cos(20 t) C. F = F0cos(10 t) D. F = 2.F0cos(10 t + /2)cm Câu 62. Một vật có tần số dao động riêng 0 = 5Hz, dùng một ngoại lực cưỡng bức có cường độ F0 và tần số ngoại lực là = 6Hz tác dụng lên vật. Kết quả làm vật dao động ổn định với biên độ A = 10 cm. Hỏi tốc độ dao động cực đại của vật bằng bao nhiêu? A. 100 (cm/s) B. 120 (cm/s) C. 50 (cm/s) D. 60 (cm/s) Câu 63. Môt ch ̣ ất điểm có khối lượng m có tần số góc riêng là = 4(rad/s) thực hiện dao động cưỡng bức đã ổn định dưới tác dụng của lực cưỡng bức F = F 0cos(5t) (N). Biên độ dao động trong trường hợp này bằng 4cm, tìm tốc độ của chất điểm qua vị trí cân bằng: A. 18cm/s B. 10 cm/s C. 20cm/s D. 16cm/s Câu 64. Môt chất điểm có khối lượng 200g có tần số góc riêng là = 2,5(rad/s) thực hiện dao động cưỡng bức đã ổn định dưới tác dụng của lực cưỡng bức F = 0,2cos(5t) (N). Biên độ dao đông trong trường hợp này bằng: A. 8 cm B. 16 cm C. 4 cm D. 2cm ̣ Câu 65. Vât co khôi ĺ ́ ượng 1 kg co tân sô goc dao đông riêng la 10 rad/s. Vât năng đang đ ́ ̀ ́ ́ ̣ ̀ ̣ ̣ ứng ở vi tri cân ̣ ́ băng, ̣ lên con lăć môṭ ngoaị lực biên ̀ ta tać dung ́ đôỉ điêu ̀ hoà theo thơì gian vơí phương trinh̀ F = F0cos(10 t). Sau môt th ̣ ơi gian ta thây vât dao đông ôn đinh v ̀ ́ ̣ ̣ ̉ ̣ ơi biên đô A = 6cm, coi ́ ̣ 2 = 10. Ngoai l ̣ ực cực ̣ ́ ̣ ̀ ̣ ́ ́ ̣ ̀ đai tac dung vao vât co gia tri băng: A. 6 N B. 60 N C. 6 N D. 60 N Câu 66. Một người xách một xô nước đi trên đường, mỗi bước đi được 0,5m. Chu kỳ dao động riêng của nước trong xô là 0,5s. Người đó đi với vận tốc v bằng bao nhiu thì nước trong xô bị sóng sánh mạnh nhất? A. 36km/h B. 3,6km/h C. 18 km/h D. 1,8 km/h Câu 67. Một con lắc đơn dài 50 cm được treo trên trần một toa xe lửa chuyển động thẳng đều với vận tốc v. Con lắc bị tác động mỗi khi xe lửa qua điểm nối của đường ray, biết khoảng cách giữa 2 điểm nối đều bằng 12m. Hỏi khi xe lửa có vận tốc là bao nhiêu thì biên độ dao động của con lắc là lớn nhất? (Cho g = 2 m/s2). A. 8,5m/s B. 4,25m/s C. 12m/s D. 6m/s. GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 8
CHU KÌ CON LẮC LO XO – C ̀ ẮT GHÉP LÒ XO I. Bài toán liên quan chu kì dao động: Chu kì dao động của con lắc lò xo: T = = = = 2 Với con lắc lò xo treo thẳng đứng, tai vi tri cân băng cua lo xo ta co ̣ ̣ ́ ̀ ̉ ̀ ́ = = 2 = = Vơi k la đô c ́ ̀ ̣ ứng cua lo xo (N/m); m: khôi l ̉ ̀ ́ ượng vât năng (kg); ̣ ̣ ̣ ́ ̣ ̉ ̀ l: đô biên dang cua lo xo (m) T = = = 2 = 2 = (t là khoảng thời gian vật thực hiện N dao động) ́ ́ Từ công thức: T = 2 ta rút ra nhận xét: Chu y: * Chu kì dao động chỉ phụ thuộc vào đặc tính cấu tạo của hệ (k và m) và khơng phụ thuộc vào kích thích ban đầu (Tức là không phụ thuộc vào A). Còn biên độ dao động thì phụ thuộc vào cường độ kích ban đầu. * Trong mọi hệ quy chiếu chu kì dao động của moät con lắc lò xo đều không thay đổi.Tức là có mang con lắc lò xo vào thang máy, lên mặt trăng, trong điênt ̣ ừ trương hay ngoài không gian không có tr ̀ ọng lượng thì con lắc lò xo đều có chu kì không thay đổi, đây cũng là nguyên lý ‘cân” phi hành gia. Bài toán 1: Cho con lắc lò xo có độ cứng k. Khi gắn vật m 1 con lắc dao động với chu kì T1, khi gắn vật m2 nó dao động với chu kì T2. Tính chu kì dao động của con lắc khi gắn cả hai vật. Bài làm m1 2 2 m1 Khi gắn vật m1 ta có: T1 = 2 T1 2 k k m2 2 2 m2 Khi gắn vật m2 ta có: T2= 2 T1 2 k k m1 m2 ́ ̉ ̣ Khi găn ca 2 vât ta co: T = 2 ́ ... T = T12 T22 k Trương h ̀ ợp tông quat co n vât găn vao lo xo thi: T = ̉ ́ ́ ̣ ́ ̀ ̀ ̀ T12 T22 T32 ... Tn2 II. Ghep căt lo xo. ́ ́ ̀ 1. Xét n lò xo ghép nối tiếp: Lực đàn hồi của mỗi lò xo là: F = F1 = F2 =...= Fn (1) Độ biến dạng của cả hệ là: l = l1 + l2 +...+ ln (2) Mà: F = k. l = k1 l1 = k2 l2 =...= kn ln F1 F2 Fn F l1 ; l2 ;..., l n ; l k1 k2 kn k F F1 F2 Fn Thê vao (2) ta đ ́ ̀ ược: ... k k1 k 2 kn 1 1 1 1 Từ (1) ... k k1 k 2 kn 2. Xét n lò xo ghép song song: Lực đàn hồi của hệ lò xo là: F = F1 + F2 +...+ Fn (1) Độ biến dạng của cả hệ là: l = l1 = l2 =...= ln (2) (1) => k l= k1 l1 + k2 l2 +...+ kn ln Từ (2) suy ra: k = k1 + k2 +...+ kn 3. Lò xo ghép đối xứng như hình vẽ: Ta co: k = k ́ 1 + k2. Với n lò xo ghép đối xứng: k = k1 + k2 +...+ kn 4. Cắt lò xo: Cắt lò xo có chiều dài tự nhiên l0 (động cứng k0) thành hai lò xo có chiều dài lần lượt l1 (độ cứng k1) và l2 (độ cứng k2).Với: k0 = ES l0 Trong đo: E: suât Young (N/m ́ ́ 2 ́ ̣ ); S: tiêt diên ngang (m 2 ) E.S = k0.l0 = k1.l1 = k2.l2 =… = kn.ln Bai toan 2: ̀ ́ Hai lò xo có độ cứng lần lượt là k 1, k2. Treo cùng một vật nặng lần lượt vào lò xo thì chu kì GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 9
dao động tự do là T1 và T2. a). Nối hai lò xo với nhau thành một lò xo có độ dài bằng tổng độ dài của hai lò xo (ghép nối tiếp). Tính chu kì dao động khi treo vật vào lò xo ghép này. Biết rằng độ cứng k của lò xo ghép được tính bởi: k = k1k 2 k1 k 2 b). Ghép song song hai lò xo. Tính chu kì dao động khi treo vật vào lò xo ghép này. Biết rằng độ cứng K của hệ lò xo ghép được tính bởi: k = k1 + k2. Bai lam ̀ ̀ 2 2 m Ta co: T = 2 ́ k = 2 T 2 2 2 m 2 m k1 = 2 va k ̀ 2 = 2 T 1 T 2 2 2 2 m 2 m . k1k 2 2 m 2 T 1 2 T 2 2 a). Khi 2 lo xo ghep nôi tiêp: k = ̀ ́ ́ ́ = k1 k 2 T2 2 m 2 2 m 2 T12 T22 T2 = T +T hay T = T12 T22 Tương tự nêu co n lo xo ghep nôi tiêp thi T = ́ ́ ̀ ́ ́ ́ ̀ T12 T22 T32 ... Tn2 2 2 2 2 m 2 m 2 m 1 1 1 b). Khi 2 lo xo ghep song song: k = k ̀ ́ 1 + k2 = + T2 T 1 2 T 2 2 T2 T12 T22 1 1 1 1 Tương tự vơi tr ́ ương h ̀ ợp n lo xo ghep song song: ̀ ́ ... T2 T12 T22 Tn2 ̣ ̉ III. Con lăc lo xo trên măt phăng nghiêng: ́ ̀ 1. Độ biến dạng của lò xo tại vị trí cân bằng. Khi vât ̣ ở vi tri cân băng ta co: + + = (0) ̣ ́ ̀ ́ Chiêu (1) lên ph ́ ương cua ta co: ̉ ́ F P = 0 k. l = m.g.cos k. l = m.g.cos ( vi ̀ + = 900) 2. Chu kì dao động: T = = = 2 = 2 = Câu 68. Con lắc lò xo treo thẳng đứng tai n ̣ ơi co gia tôc trong tr ́ ́ ̣ ương ̀ g, lò xo có độ biến dạng khi vật qua vị trí cân bằng là l. Chu kỳ của ́ ược tính bởi công thức. con lăc đ m 1 m g l A. T = 2 B. T = C. T = 2 D. T = 2 k 2 k l g Câu 69. Một con lắc lò xo gồm lò xo độ cứng k treo quả nặng có khối lượng là m. Hệ dao dộng với chu kỳ T. Độ cứng của lò xo tính theo m va T là: ̀ 2 2 2 2 2 m 4 m m m A. k = B. k = 2 C. k = 2 D. k = T 2 T 4T 2T 2 Câu 70. Một vật có độ cứng m treo vào một lò xo có độ cứng k. Kích thích cho vật dao động với biên độ 8cm thì chu kỳ dao động của nó là T = 0,4s. Nếu kích thích cho vật dao động với biên độ dao động 4cm thì chu kỳ dao động của nó có thể nhận giá trị nào trong các giá trị sau? A. 0,2s B. 0,4s C. 0,8s D. 0,16s Câu 71. Một vật có khối lượng m gắn vào lò xo có độ cứng k treo thẳng đứngthì chu kì dao động là T và độ dãn lò xo là l. Nếu tăng khối lượng của vật lên gấp đôi và giảm độ cứng lò xo bớt một nửa thì: A. Chu kì tăng , độ dãn lò xo tăng lên gấp đôi B. Chu kì tăng lên gấp 4 lần, độ dãn lò xo tăng lên 2 lần GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 10
C. Chu kì không đổi, độ dãn lò xo tăng lên 2 lần D. Chu kì tăng lên gấp 2 lần, độ dãn lò xo tăng lên 4 lần Câu 72. Gắn một vật nặng vào lò xo được treo thẳng đứng làm lò xo dãn ra 6,4cm khi vật nặng ở vị trí cân bằng. Cho g = 2 = 10m/s2. Chu kỳ vật nặng khi dao đồng là: A. 0,5s B. 0,16s C. 5 s D. 0,20s Câu 73. Một vật dao động điều hoà trên quỹ đạo dài 10cm. Khi ở vị trí x = 3cm vật có vận tốc 8 (cm/s). Chu kỳ dao động của vật là: A. 1s B. 0,5s C. 0,1s D. 5s Câu 74. Con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k = 1N/cm và một quả cầu có khối lượng m. Con lắc thực hiện 100 dao động hết 31,41s. Vậy khối lượng của quả cầu treo vào lò xo là: A. m = 0,2kg. B. m = 62,5g. C. m = 312,5g. D. m = 250g. Câu 75. Con lắc lò xo gồm một lò xo và quả cầu có khối lượng m = 400g, con lắc dao động 50 chu kỳ hết 15,7s. Vậy lò xo có độ cứng k bằng bao nhiêu: A. k = 160N/m. B. k = 64N/m. C. k = 1600N/m. D. k = 16N/m. Câu 76. Với con lắc lò xo, nếu độ cứng lò xo giảm một nửa và khối lượng hòn bi tăng gấp đôi thì tần số dao động của hòn bi sẽ: A. Tăng 4 lần. B. Giảm 2 lần. C. Tăng 2 lần D. Không đổi. Câu 77. Con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k = 80 N/m, quả cầu có khối lượng m = 200gam; con lắc dao động điều hòa với vận tốc khi đi qua VTCB là v = 60cm/s. Hỏi con lắc đó dao động với biên độ bằng bao nhiêu. A. A = 3cm. B. A = 3,5cm. C. A = 12m. D. A = 0,03cm. Câu 78. Một vật có khối lượng 200g được treo vào lò xo có độ cứng 80N/m. Vật được kéo theo phương thẳng đứng ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn sao cho lò xo bị giãn 12,5cm rồi thả cho dao động. Cho g = 10m/s2. Hỏi tốc độ khi qua vị trí cân bằng và gia tốc của vật ở vị trí biên bao nhiêu? A. 0 m/s và 0m/s2 B. 1,4 m/s và 0m/s2 C. 1m/s và 4m/s2 D. 2m/s và 40m/s2 Câu 79. Tại mặt đất con lắc lò xo dao động với chu kì 2s. Khi đưa con lắc này ra ngoài không gian nơi không có trọng lượng thì: A. Con lắc không dao động B. Con lắc dao động với tần số vô cùng lớn C. Con lắc vẫn dao động với chu kì 2 s D. Chu kì con lắc sẽ phụ thuộc vào cách kích thích và cường độ kích thích dao động ban đầu. ̣ ̣ ̣ Câu 80. Có n lò xo, khi treo cung môt vât năng vao m ̀ ̀ ỗi lò xo thì chu kì dao động tương ứng của mỗi lò xo là T1, T2,...Tn. Nếu nối tiếp n lò xo rồi treo cùng vật nặng thì chu kì của hệ là: 2 2 2 A. T2 = T1 T2 ... Tn B. T = T1 + T2 +... + Tn 1 1 1 1 1 1 1 1 C. 2 2 2 ... 2 D. ... T T1 T2 T2 T T1 T2 Tn ̣ ̣ ̣ Câu 81. Có n lò xo, khi treo cung môt vât năng vao m ̀ ̀ ỗi lò xo thì chu kì dao động tương ứng của mỗi lò xo là T1, T2,...Tn. Nếu ghép song song n lò xo rồi treo cùng vật nặng thì chu kì của hệ là: 2 2 2 A. T2 = T1 T2 ... Tn B. T = T1 + T2 +... + Tn 1 1 1 1 1 1 1 1 C. 2 2 2 ... 2 D. ... T T1 T2 T2 T T1 T2 Tn Câu 82. Một vật có khối lượng m khi treo vào lò xo có độ cứng k 1, thì dao động với chu kỳ T1 = 0,4s. Nếu mắc vật m trên vào lò xo có độ cứng k2 thì nó dao động với chu kỳ là T2 = 0,3s. Mắc hệ nôi tiêp 2 lò xo thì ́ ́ chu kỳ dao động của hệ thoả mãn giá trị nào sau đây? A. 0,5s B. 0,7s C. 0,24s D. 0,1s Câu 83. Một vật có khối lượng m khi treo vào lò xo có độ cứng k 1, thì dao động với chu kỳ T1 = 0,4s. Nếu mắc vật m trên vào lò xo có độ cứng k2 thì nó dao động với chu kỳ là T2 = 0,3s. Mắc hệ song song 2 lò xo thì chu kỳ dao động của hệ thoả mãn giá trị nào sau đây? A. 0,7s B. 0,24s C. 0,5s D. 1,4s Câu 84. Lần lượt gắn hai quả cầu có khối lượng m1 và m2 vào cùng một lò xo, khi treo m1 hệ dao động với chu kỳ T1 = 0.6s. Khi treo m2 thì hệ dao động với chu kỳ 0,8s. Tính chu kỳ dao động của hệ nếu đồng thời gắn m1 và m2 vào lò xo trên. A. T = 0,2s B. T = 1s C. T = 1,4s D. T = 0,7s GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 11
Câu 85. Một con lắc lò xo gồm vật nặng treo dưới một lò xo dài. Chu kỳ dao động của con lắc là T. Chu kỳ dao động của con lắc khi lò xo bị cắt bớt một nửa là T’. Chọn đáp án đúng trong nhưng đáp án sau: ̃ A. T’ = T/2 B. T’ = 2T C. T’ = T D. T’ = T/ Câu 86. Treo đồng thời 2 quả cân có khối lượng m1, m2 vào một lò xo. Hệ dao động với tần số 2Hz. Lấy bớt quả cân m2 ra chỉ để lại m1 gắn vào lò xo, hệ dao động với tần số 4Hz. Biết m2 = 300g khi đó m1 có giá trị: A. 300g B. 100g C. 700g D. 200g Câu 87. Gắn lần lượt hai quả cầu vào một lò xo và cho chúng dao động. Trong cùng một khoảng thời gian t, quả cầu m1 thực hiện 10 dao động còn quả cầu m2 thực hiện 5 dao động. Hãy so sánh các khối lượng m1 và m2. A. m2 = 2m1 B. m2 = 2m1 C. m2 = 4m1 D. m2 = 2m1 Câu 88. Một con lắc lò xo, gồm lò xo nhẹ có độ cứng 50 (N/m), vật có khối lượng 2kg, dao động điều hoà dọc. Tại thời điểm vật có gia tốc 75cm/s2 thì nó có vận tốc 15 cm (cm/s). Xác định biên độ. A. 5cm B. 6cm C. 9cm D. 10cm Câu 89. Ngoài không gian vũ trụ nơi không có trọng lượng để theo dõi sức khỏe của phi hành gia bằng cách đo khối lượng M của phi hành gia, người ta làm như sau: Cho phi hành gia ngồi cố định vào chiếc ghế có khối lượng m được gắn vào lò xo có độ cứng k thì thấy ghế dao động với chu kì T. Hãy tìm biểu thức xác định khối lượng M của phi hành gia: kT 2 kT 2 kT 2 kT A. M = m B. M = m C. M = m D. M = m 4 2 4 2 2 2 2 Câu 90. Cho một lò xo có độ dài l0 = 45cm, độ cứng k = 12N/m. Người ta cắt lò xo trên thành hai lò xo sao cho chúng có độ cứng lần lượt là k1 = 30N/m và k2 = 20N/m. Gọi l1 và l2 là chiều dài mỗi lò xo sau khi cắt. Tìm l1, l2 A. l1 = 27 cm và l2 = 18cm B. l1 = 18 cm và l2 = 27 cm C. l1 = 15 cm và l2 = 30cm D. l1 = 25 cm và l2 = 20cm Câu 91. Một lò xo có chiều dài l0 = 50cm, độ cứng k = 60N/m được cắt thành hai lò xo có chiều dài lần lượt là l1 = 20cm và l2 = 30cm. Độ cứng k1, k2 của hai lò xo mới có thể nhận các giá trị nào sau đây? A. k1 = 80N/m, k2 = 120N/m B. k1 = 60N/m, k2 = 90N/m C. k1 = 150N/m, k2 = 100N/m D. k1 = 140N/m, k2 = 70N/m Câu 92. Cho các lò xo giống nhau, khi treo vật m vào một lò xo thì dao động với tần số là f. Nếu ghép 5 lò xo nối tiếp với nhau, rồi treo vật nặng m vào hệ lò xo đó thì vật dao động với tần số bằng: A. f. B. f/. C. 5f. D. f/5. Câu 93. Cho hai lò xo giống nhau đều có độ cứng là k. Khi treo vật m vào hệ hai lò xo mắc nối tiếp thì vật dao động với tần số f1, khi treo vật m vào hệ hai lò xo mắc song song thì vật dao động với tần số f 2. Mối quan hệ giữa f1 và f2 là: A. f1 = 2f2. B. f2 = 2f1. C. f1 = f2. D. f1 = f2. Câu 94. Cho con lắc lò xo đặt trên mặt phẳng nghiêng, biết góc nghiêng = 30 , lấy g = 10m/s2. Khi vật ở 0 vị trí cân bằng lò xo dãn một đoạn 10cm. Kích thích cho vật dao động điều hoà trên mặt phẳng nghiêng không có ma sát. Tần số dao động của vật bằng: A. 1,13 Hz. B. 1 Hz. C. 2,26 Hz. D. 2 Hz. Câu 95. Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng m = 400g, lò xo có độ cứng k = 80N/m, chiều dài tự nhiên l0 = 25cm được đặt trên một mặt phẳng nghiêng có góc α = 300 so với mặt phẳng nằm ngang. Đầu trên của lò xo gắn vào một điểm cố định, đầu dưới gắn vào vật nặng. Lấy g = 10m/s 2. Chiều dài của lò xo khi vật ở vị trí cân bằng là: A. 21cm. B. 22,5cm. C. 27,5cm. D. 29,5cm. ̣ ̣ ̉ Câu 96. Môt con lăc lo xo đang cân băng trên măt phăng nghiêng môt goc 37 ́ ̀ ̀ ̣ ́ 0 so vơi ph ́ ương ngang. Tăng goc nghiêng thêm 16 ́ 0 ̀ ̀ ̀ ̀ ̉ thi khi cân băng lo xo dai thêm 2 cm. Bo qua ma sat va lây g = 10 m/s ́ ̀ ́ 2 . Tân sô goc dao ̀ ́ ́ ̉ ̉ đông riêng cua con lăc la: ́ ̀ A. 12,5 rad/s B. 10 rad/s C. 15 rad/s D. 5 rad/s Câu 97. Cho hệ dao động như hình vẽ. Cho hai lò xo L 1 và L2 có độ cứng tương ứng là k1 = 50N/m và k2 = 100N/m, chiều dài tự nhiên của các lò xo lần lượt là l01 = 20cm, l02 = 30cm; vật có khối lượng m = 500g, kích thước không đáng kể được mắc xen giữa hai lò xo; hai đầu của các lò xo gắn cố định vào A, B biết AB = 80cm. Quả cầu có thể trượt không ma sát trên mặt phẳng ngang. GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 12
Độ biến dạng của các lò xo L1, L2 khi vật ở vị trí cân bằng lần lượt bằng: A. 20cm; 10cm. B. 10cm; 20cm. C. 15cm; 15cm. D. 22cm; 8cm. CHIÊU DAI LO XO L ̀ ̀ ̀ ỰC ĐAN HÔI ĐIÊU KIÊN VÂT KHÔNG ̀ ̀ ̀ ̣ ̣ RƠI NHAU ̀ I. Trường hợp con lắc lò xo treo thẳng đứng (hình vẽ): 1. Chiều dài lò xo. Vị trí có li độ x bất kì: l = l0 + l + x l max = l0 + Δl + A l min = l0 + Δl A lCB = l0 + l =va biên đ ̀ ộ A = ( l0 là chiều dài tự nhiên của con lắc lò xo, là chiều dài khi chưa treo vật) 2. Lực đàn hồi là lực căng hay lực nen c ́ ủa lò xò: ́ ục Ox hướng xuống): (xet tr Fđh = k.( l + x) có độ lớn Fđh = k.| l + x| * Fđh cân bằng = k. l; Fđh max = k.( l + A) * Fđh min = 0 nếu A ≥ l khi x = l va F ̀ nen max ́ = k.(A l) * Fđh min = k.( l A) nếu A ≤ l lò xo luôn bị giãn trong suốt quá trình dao động. * Khi A > l thì thời gian lò xo bị nén và giãn trong một chu kì T là: tneń =; tgiañ = T Tneń = T vơi cos ́ = (Chú ý: Với A
g m1 m2 g Ak A hoăc ̣ m1 m2 2 k g Câu 98. Trong một dao động điều hoà cua con lăc lo xo thì: ̉ ́ ̀ A. Lực đàn hồi luôn khac 0 ́ B. Lực hồi phục cũng là lực đàn hồi C. Lực đàn hồi băng 0 khi vât ̀ ̣ ở VTCB D. Lực hồi phục băng 0 khi vât ̀ ̣ ở VTCB Câu 99. Chọn câu trả lời đúng: Trong dao động điều hòa của con lắc lò xo treo thẳng đứng, lực F = k x gọi là: A. Lực mà lò xo tác dụng lên điểm treo B. Lực đàn hồi của lò xo. C. Hợp lực tác dụng lên vật dao động D. Lực mà lò xo tác dụng lên vật. Câu 100. Một con lắc lò xo có độ cứng k treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới gắn vật có khối lượng m. Gọi độ dãn của lò xo khi vật ở vị trí cân bằng là Δl. Con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ là A (với A > Δl). Lực đàn hồi nhỏ nhất của lò xo trong quá trình vật dao động là. A. F = k.Δl B. F = k(A Δl) C. F = 0 D. F = k.A Câu 101. Một con lắc lò xo có độ cứng k treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới gắn vật có khối lượng m. Gọi độ dãn của lò xo khi vật ở vị trí cân bằng là Δl. Con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ là A (với A A. Gọi Fmax và Fmin là lực đàn hồi cực đại và cực tiểu của lò xo, F0 là lực phục hồi cực đại tác dụng lên vật. Hãy chọn hệ thức đúng. A. F0 = Fmax Fmin B. F0 = C. F0 = D. F0 = 0 Câu 103. Một con lắc lò xo có độ cứng k treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới gắn vật có khối lượng m. Gọi độ dãn của lò xo khi vật ở vị trí cân bằng là Δl. Từ vị trí cân bằng nâng vật lên một cách vị trí cân bằng đoạn A rồi thả nhẹ. Tính lực F nâng vật trước khi dao động. A. F = k.Δl B. F = k(A + Δl) C. F = k.A D. F = k.|A Δl| Câu 104. Chọn câu trả lời đúng: Trong dao động điều hòa cua con lăc lo xo, l ̉ ́ ̀ ực gây nên dao động của vật: ̀ ực đan hôi. A. La l ̀ ̀ B. Có hướng là chiều chuyển động của vật. C. Có độ lớn không đổi. D. Biến thiên điều hòa cùng tần số với tần số dao động rieâng của hệ dao động và luôn hướng về vị trí cân bằng. Câu 105. Chọn câu trả lời đúng: Trong dao động điều hòa, lực kéo tác dụng lên vật có: A. Độ lớn tỉ lệ với độ lớn của li độ và có chiều luôn hướng về vị trí cân bằng. B. Độ lớn tỉ lệ với bình phương biên độ. C. Độ lớn không đổi nhưng hướng thì thay đổi. D. Độ lớn và hướng không đổi. Câu 106. Đồ thị biểu diễn lực đàn hồi của lò xo tác dụng lên quả cầu đối với con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương thẳng đứng theo li độ có dạng: A. Là đoạn thẳng không qua gốc toạ độ. B. Là đường thẳng qua gốc toạ độ. C. Là đường elip. D. Là đường biểu diễn hàm sin. Câu 107. Một con lắc lò xo gồm vật khối lượng m = 100g treo vào lò xo có độ cứng k = 20N/m. Vật dao động theo phương thẳng đứng trên quĩ đạo dài 10cm, chọn chiều dương hướng xuống. Cho biết chiều dài ban đầu của lò xo là 40cm. Lực căng cực tiểu của lò xo là: A. Fmin = 0 ở nơi x = + 5cm B. Fmin = 4N ở nơi x = + 5cm C. Fmin = 0 ở nơi x = 5cm D. Fmin = 4N ở nơi x = 5cm Câu 108. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật m = 150g, lò xo có k = 10N/m. Lực căng cực tiểu tác dụng lên vật là 0,5N. Cho g = 10m/s2 thì biên độ dao động của vật là: A. 5cm B. 20cm C. 15cm D. 10cm Câu 109. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật m = 100g, lò xo có độ cứng k = 100N/m. Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng x = + 2cm và truyền vận tốc v = + 20 cm/s theo phương lò xo. Cho g = 2 = 10m/s2, lực đàn hồi cực đại và cực tiểu của lò xo có giá trị: A. Fmax = 5N; Fmin = 4N B. Fmax = 5N; Fmin = 0 C. Fmax = 500N; Fmin = 400N D. Fmax = 500N; Fmin = 0 GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 14
Câu 110. Một quả cầu có khối lượng m = 200g treo vào đầu dưới của một lò xo có chiều dài tự nhiên l 0 = 35cm, độ cứng k = 100N/m, đầu trên cố định. Lấy g = 10m/s 2. Chiều dài lo xo khi vật dao động qua vị trí có vận tốc cực đại. A. 33cm B. 36cm. C. 37cm. D. 35cm. Câu 111. Một con lắc lò xo gồm vật khối lượng m = 200g treo vào lò xo có độ cứng k = 40N/m. Vật dao động theo phương thẳng đứng trên quĩ đạo dài 10cm, chọn chiều dương hướng xuống. Cho biết chiều dài tự nhiên là 40cm. Khi vật dao động thì chiều dài lò xo biến thiên trong khoảng nào? Lấy g = 10m/s2. A. 40cm – 50cm B. 45cm – 50cm C. 45cm – 55cm D. 39cm – 49cm Câu 112. Một lò xo có k = 100N/m treo thẳng đứng. treo vào lò xo một vật có khối lượng m = 200g. Từ vị trí cân bằng nâng vật lên một đoạn 5cm rồi buông nhẹ. Lấy g = 10m/s2. Chiều dương hướng xuống. Giá trị cực đại của lực phục hồi và lực đàn hồi là: A. Fhp max = 5N; Fđh max = 7N B. Fhp max = 2N; Fđh max = 3N C. Fhp max = 5N; Fđh max = 3N D. Fhp max = 1,5N; Fđh max = 3,5N Câu 113. Vật nhỏ treo dưới lò xo nhẹ, khi vật cân bằng thì lò xo giãn 5cm. Cho vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với biên độ A thì lò xo luôn giãn và lực đàn hồi của lò xo có giá trị cực đại gấp 3 lần giá trị cực tiểu. Khi này, A có giá trị là: A. 5 cm B. 7,5 cm C. 1,25 cm D. 2,5 cm Câu 114. Một lò xo nhẹ có độ cứng k, một đầu treo vào một điểm cố định, đầu dưới treo vật nặng 100g. Kéo vật nặng xuống dưới theo phương thẳng đứng rồi buông nhẹ. Vật dao động điều hòa theo phương trình x = 5cos4πt (cm), lấy g =10m/s2 và π2 = 10. Lực dùng để kéo vật trước khi dao động có độ lớn. A. 0,8N. B. 1,6N. C. 6,4N D. 3,2N. Câu 115. Một vật treo vào lò xo làm nó dãn ra 4cm. Cho g = 10m/s 2 = 2. Biết lực đàn hồi cực đại, cực tiểu lần lượt là 10N và 6N. Chiều dài tự nhiên của lò xo 20cm. Chiều dài cực đại và cực tiểu của lò xo khi dao động là: A. 25cm và 24cm. B. 24cm và 23cm. C. 26cm và 24cm. D. 25cm và 23cm. Câu 116. Con lắc lò xo gồm một lò xo thẳng đứng có đầu trên cố định, đầu dưới gắn một vật dao động điều hòa có tần số góc 10rad/s. Lấy g = 10m/s2. Tại vị trí cân bằng độ dãn của lò xo là: A. 9,8cm. B. 10cm. C. 4,9cm. D. 5cm. Câu 117. Con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hoà, ở vị trí cân bằng lò xo giãn 3cm. Khi lò xo có chiều dài cực tiểu lò xo bị nén 2cm. Biên độ dao động của con lắc là: A. 1cm. B. 2cm. C. 3cm. D. 5cm. Câu 118. Con lắc lò xo có độ cứng k = 100N/m treo thẳng đứng dao động điều hoà, ở vị trí cân bằng lò xo dãn 4cm. Độ dãn cực đại của lò xo khi dao động là 9cm. Lực đàn hồi tác dụng vào vật khi lò xo có chiều dài ngắn nhất bằng: A. 0. B. 1N. C. 2N. D. 4N. Câu 119. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng.Ở vị trí cân bằng lò xo giãn ra 10 cm. Cho vật dao động điều hoà.Ở thời điểm ban đầu có vận tốc 40 cm/s và gia tốc 4 m/s2. Biên độ dao động của vật là (g =10m/s2): A. cm. B. 8 cm. C. 8cm. D. 4 cm. Câu 120. Một lò xo nhẹ có chiều dài 50cm, khi treo vật vào lò xo dãn ra 10cm, kích thích cho vật dao động điều hoà với biên độ 2cm. Khi tỉ số giữa lực đàn hồi cực đại và lực kéo về bằng 12 thì lò xo có chiều dài: A. 60cm B. 58cm C. 61cm D. 62cm. Câu 121. Một vật treo vào lò xo làm nó dãn ra 4cm. Biết lực đàn hồi cực đại của lò xo là 10N, độ cứng lò xo là 100N/m. Tìm lực nén cực đại của lò xo: A. 2N. B. 20N. C. 10N. D. 5N. Câu 122. Một lò xo có k = 100N/m treo thẳng đứng. treo vào lò xo một vật có khối lượng m = 250g. Từ vị trí cân bằng nâng vật lên một đoạn 5cm rồi buông nhẹ. Lấy g = 10m/s 2. Chiều dương hướng xuống. Tìm lực nén cực đại của lò xo. A. 5N B. 7,5N C. 3,75N D. 2,5N Câu 123. Cho con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với phương trình dao động là x = 2cos10πt(cm). Biết vật nặng có khối lượng m = 100g, lấy g = 2 = 10m/s2. Lực đẩy đàn hồi lớn nhất của lò xo bằng: A. 2N. B. 3N. C. 0,5N. D. 1N. Câu 124. Cho một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương thẳng đứng, biết rằng trong quá trình dao động có Fđhmax/Fđhmin = 7/3. Biên độ dao động của vật bằng 10cm. Lấy g = 10m/s2 = 2 m/s2. Tần số dao GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 15
động của vật bằng: A. 0,628Hz. B. 1Hz. C. 2Hz. D. 0,5Hz. Câu 125. Một lò xo có k = 10N/m treo thẳng đứng. treo vào lò xo một vật có khối lượng m = 250g. Từ vị trí cân bằng nâng vật lên một đoạn 50cm rồi buông nhẹ. Lấy g = 2 = 10m/s2. Tìm thời gian lò xo bị nén trong một chu kì. A. 0,5s B. 1s C. 1/3s D. 3/4s Câu 126. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng khi cân bằng lò xo giãn 3 (cm). Bỏ qua mọi lực cản. Kích thích cho vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng thì thấy thời gian lò xo bị nén trong một chu kì là T/3 (T là chu kì dao động của vật). Biên độ dao động của vật bằng: A. 9 (cm) B. 3(cm) C. 3 cm D. 6cm Câu 127. Một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương thẳng đứng dọc theo trục xuyên tâm của lò xo. Đưa vật từ vị trí cân bằng đến vị trí của lò xo không biến dạng rồi thả nhẹ cho vật dao động điều hoà với chu kì T = 0,1 s, cho g = 10m/s2. Xác định tỉ số giữa lực đàn hồi của lò xo tác dụng vào vật khi nó ở vị trí cân bằng và ở vị trí cách vị trí cân bằng 1cm. A. 5/3 B. 1/2 C. 5/7 D. A và C đúng. ̣ ̉ Câu 128. Goi M, N, I la cac điêm trên môt lo xo nhe, đ ̀ ́ ̣ ̀ ̣ ược treo thăng đ ̉ ứng ở điêm O cô đinh. Khi lo xo co ̉ ́ ̣ ̀ ́ chiêu dai t̀ ̀ ự nhiên thi OM = MN = NI = 10 cm. Găn vât nho vao đâu d ̀ ́ ̣ ̉ ̀ ̀ ưới I cua lo xo va kich thich đê vât dao ̉ ̀ ̀ ́ ́ ̉ ̣ ̣ đông điêu hoa theo ph ̀ ̀ ương thăng đ ̉ ứng. Trong qua trinh dao đông ti sô đô l ́ ̀ ̣ ̉ ́ ̣ ớn lực keo l ́ ớn nhât va đô l ́ ̀ ̣ ớn lực ́ ̉ ́ ́ ̣ keo nho nhât tac dung lên O băng 3, lo xo gian đêu, khoang cach l ̀ ̀ ̃ ̀ ̉ ́ ớn nhât gi ́ ữa hai điêmM va N la 12 cm. Lây ̉ ̀ ̀ ́ 2 ̣ = 10. Vât dao đông v ̣ ơi tân sô la: ́ ̀ ́ ̀ A. 2,9 Hz B. 2,5 Hz C. 3,5 Hz D. 1,7 Hz Câu 129. Vật m1 = 100g đặt trên vật m2 = 300g và hệ vật được gắn vào lò xo có độ cứng k = 10N/m, dao động điều hoà theo phương ngang. Hệ số ma sát trượt giữa m 1 và m2 là µ = 0,1, bỏ qua ma sát giữa m 2 và mặt sàn, lấy g = 2 = 10m/s2. Để m1 không trượt trên m2 trong quá trình dao động của hệ thì biên độ dao động lớn nhất của hệ là: A. Amax = 8cm B. Amax = 4cm C. Amax = 12cm D. Amax = 9cm Câu 130. Con lăc lo xo gôm vât m ́ ̀ ̀ ̣ 1 = 1kg va lo xo co đô c ̀ ̀ ́ ̣ ứng k = 100 N/m đang dao đông điêu hoa trên măt ̣ ̀ ̀ ̣ ̉ phăng ngang v ơi biên đô A = 5 cm. Khi lo xo gian c ́ ̣ ̀ ̃ ực đai ng ̣ ươi ta đăt nhe lên trên m ̀ ̣ ̣ 1 vât ṃ 2. Biêt hê sô ma ́ ̣ ́ ́ ưa m sat gi ̃ 2 va m ̀ 1 la ̀ = 0,2, lây g = 10 m/s ́ 2 ̉ ̉ 2 không bi tr . Hoi đê m ̣ ượt trên m1 thi m ̉ ́ ́ ượng tôí ̀ 2 phai co khôi l ̉ thiêu băng bao nhiêu? ̀ A. 1,5 kg B. 1 kg C. 2 kg D. 0,5 kg Câu 131. Một vật có khối lượng m = 400g được gắn trên một lò xo dựng thẳng đứng có độ cứng k = 50 (N/m) đặt m1 có khối lượng 50 g lên trên m. Kích thích cho m dao động theo phương thẳng đứng biên độ nhỏ, bỏ qua lực ma sát và lực cản. Tìm biên độ dao động lớn nhất của m, để m 1 không rời khối lượng m trong quá trình dao động (g = 10m/s2) A. Amax = 8cm B. Amax = 4cm C. Amax = 12cm D. Amax = 9cm Câu 132. Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới treo một vật m = 200g, lò xo có độ cứng k = 100N/m. Từ vị trí cân bằng nâng vật lên theo phương thẳng đứng bằng một đoạn một lực không đổi F = 6N đến vị trí vật dừng lại rồi buông nhẹ. Tính biên độ dao động của vật. A. 7cm. B. 6cm C. 4cm. D. 5cm. Câu 133. Hai vật m1 và m2 được nối với nhau bằng một sợi chỉ, và chúng được treo bởi một lò xo có độ cứng k (lò xo nối với m1). Khi hai vật đang ở vị trí cân bằng người ta đốt đứt sợi chỉ sao cho vật m 2 rơi xuống thì vật m1 sẽ dao động với biên độ: m g ( m m2 ) g mg | m m2 | g A. 2 B. 1 C. 1 D. 1 k k k k Câu 134. Hai vật A và B có cùng khối lượng 1kg và có kích thước nhỏ được nối với nhau bởi sợi dây mảnh nhẹ dài 10cm, hai vật được treo vào lò xo có độ cứng k = 100(N/m) tại nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/s2. Lấy 2 = 10. Khi hệ vật và lò xo đang ở vị trí cân bằng người ta đốt sợi dây nối 2 vật và vật B sẽ rơi tự do còn vật A sẽ dao động điều hòa. Hỏi lần đầu tiên vật A lên đến vị trí cao nhất thì khoảng cách giữa 2 vật bằng bao nhiêu? A. 20cm B. 80cm C. 70cm D. 50cm. Câu 135. Một vật khối lượng M được treo trên trần nhà bằng sợi dây nhẹ không dãn. Phía dưới vật M có gắn một lò xo nhẹ độ cứng k, đầu còn lại của lò xo gắn vật m, khối lượng m = 0,5M, tại vị trí cân bằng GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 16
vật m làm lò xo dãn một đoạn l. Biên độ dao động A của vật m theo phương thẳng đứng tối đa bằng bao nhiêu để dây treo giữa M và trần nhà không bị chùng? A. A = l B. A = 2. l C. A = 3. l D. A = 0,5. l Câu 136. Một vật khối lượng M được treo trên trần nhà bằng sợi dây nhẹ không dãn. Phía dưới vật M có gắn một lò xo nhẹ độ cứng k, đầu còn lại của lò xo gắn vật m, khối lượng m = 0,5M, tại vị trí cân bằng vật m làm lò xo dãn một đoạn l. Từ vị trí cân bằng của vật m ta kéo vật m xuống một đoạn dài nhất có thể mà vẫn đảm bảo m dao động điều hòa. Hỏi lực căng F lớn nhất của dây treo giữa M và trần nhà là bao nhiêu? A. F = 3k. l B. F = 6k. l C. F = 4k. l D. F = 5k. l Câu 137. Một vật có khối lượng m1 = 1,25kg mắc vào lò xo nhẹ có độ cứng k = 200N/m, đầu kia của lò xo gắn chặt vào tường. Vật và lò xo đặt trên mặt phẳng nằm ngang có ma sát không đáng kể. Đặt vật thứ hai có khối lượng m2 = 3,75kg sát với vật thứ nhất rồi đẩy chậm cả hai vật cho lò xo nén lại 8 cm. Khi thả nhẹ chúng ra, lò xo đẩy hai vật chuyển động về một phía. Hỏi sau khi vật m2 tách khỏi m1 thì vật m1 sẽ dao động với biên độ bằng bao nhiêu? A. 8(cm) B. 24(cm) C. 4(cm) D. 2 (cm). Câu 138. Một vật có khối lượng m1 = 1,25kg mắc vào lò xo nhẹ có độ cứng k = 200N/m, đầu kia của lò xo gắn chặt vào tường. Vật và lò xo đặt trên mặt phẳng nằm ngang có ma sát không đáng kể. Đặt vật thứ hai có khối lượng m2 = 3,75kg sát với vật thứ nhất rồi đẩy chậm cả hai vật cho lò xo nén lại 8 cm. Khi thả nhẹ chúng ra, lò xo đẩy hai vật chuyển động về một phía. Lấy 2 =10, khi lò xo giãn cực đại lần đầu tiên thì hai vật cách xa nhau một đoạn là: A. (4 4) (cm) B. 16(cm) C. (4 8) (cm) D. (2 4) (cm). BT: Một con lắc lò xo đặt trên mặt phẳng nằm ngang gồm lò xo nhẹ có một đầu cố định, đầu kia gắn với vật nhỏ m1. Ban đầu giữ vật m1 tại vị trí mà lò xo bị nén 8 cm, đặt vật nhỏ m 2 (có khối lượng bằng khối lượng vật m1) trên mặt phẳng nằm ngang và sát với vật m1. Buông nhẹ để hai vật bắt đầu chuyển động theo phương của trục lò xo. Bỏ qua mọi ma sát. Ở thời điểm lò xo có chiều dài cực đại lần đầu tiên thì khoảng cách giữa hai vật m1 và m2 là A. 4,6 cm. B. 3,2 cm. C. 5,7 cm. D. 2,3 cm. NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÕA CỦA CON LẮC LO XO ̀ 1. Năng lượng trong dao động điều hòa: Xét 1 con lắc lò xo gồm vật treo nhỏ có khối lượng m và độ cứng lò xo là k. Phương trình dao động x = Acos( t + ) và biểu thức vận tốc là v = Asin( t + ). Khi đó năng lượng dao động của con lắc lò xo gồm thế năng đàn hồi (bỏ qua thế năng hấp dẫn) và động năng chuyển động. Chọn mốc thế năng đàn hồi ở vị trí cân bằng của vật ta có: 1 1 2 1 a. Thế năng đàn hồi: Et = kx 2 kA cos 2 ( t ) Etmax = kA 2 ( Khi vật ở vị trí biên x = A) 2 2 2 2 kA 1 cos(2 t 2 ) kA 2 kA 2 kA 2 Et Et 1 cos(2 t 2 ) cos(2 t 2 ) 2 2 4 4 4 Gọi ’, T’, f’, ’ lần lượt là tần số góc, chu kì, pha ban đầu của thế năng ta có: ’ = 2 ; T’ = ; f’ = 2f, ’ = 2 b. Động năng chuyển động: Eđ = mv vơi v = 2 ́ Asin( t+ ) va ̀ 2 = m 2 A2 kA 2 Eđ sin 2 ( t ) sin 2 ( t ) 2 2 1 2 1 2 Eđ max = mvmax = mv( A ) = kA2 ( Khi vật qua VTCB) 2 2 Dùng phương pháp hạ bậc ta có: kA 2 1 cos(2 t 2 ) kA 2 kA 2 kA 2 kA 2 Eđ cos(2 t 2 ) cos( ' t 2 ) 2 2 4 4 4 4 Gọi ’, T’, f’, ’ lần lượt là tần số góc, chu kì, pha ban đầu của đông năng ta có: ̣ ’ = 2 ; T’ = ; f’ = 2f, ’ = 2 Eđ ngược pha vơi E ́ t c. Cơ năng E: Là năng lượng cơ học của vật nó bao gồm tổng của động năng và thế năng. kA2 kA 2 kA2 kA2 E = Et + Eđ = cos 2 ( t ) sin 2 ( t ) = cos 2 ( t ) sin 2 ( t )= 2 2 2 2 GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 17
1 1 1 Vậy: Et = kx 2 ; Eđ = mv 2 = E Et = k ( A 2 x 2 ) 2 2 2 1 1 1 1 2 1 E = Et + Eđ = kx 2 + mv 2 = Et max = kA2 = Eđ max = mvmax = m 2 A2 2 2 2 2 2 Từ các ý trên ta có thể kết luận sau: * Trong quá trình dao của con lắc luôn có sự biến đổi năng lượng qua lại giữa động năng và thế năng nhưng tổng của chúng tức cơ năng luôn bảo toàn v tỉ lệ với A2. (Đơn vị k là N/m, m là kg, của A, x là mét, của vận tốc là m/s thì đơn vị E là jun). 1 2 * Từ công thưc E = ́ kA ta thấy cơ năng chỉ phụ thuộc vào độ cứng lò xo (đặc tính của hệ) và biên độ 2 (cường độ kích thích ban đầu) mà không phụ thuộc vào khối lượng vật treo. * Trong dao động điều hòa của vật E đ và Et biến thiên tuần hoàn nhưng ngược pha nhau với chu kì bằng nửa chu kì dao động của vật và tần số bằng 2 lần tần số dao động của vật. 1 * Trong dao động điều hòa của vật Eđ và Et biến thiên tuần hoàn quanh giá trị trung bình kA2 va luôn cò ́ 4 1 ́ ị dương (biến thiên từ giá trị 0 đến E = kA2 ). gia tr 2 * Thời gian liên tiếp để động năng bằng thế năng trong 1 chu kì là t0 = T/4 (T là chu kì dao động của vật) * Thời điểm đầu tiên để động năng bằng thế năng khi vật xuất phát từ VTCB hoặc vị trí biên là t0 = T/8 * Thời gian liên tiếp để động năng (hoặc thế năng) đạt cực đại là T/2. Bai toan 1: ̀ ́ Vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos( t + ) với A, là những hằng số đã biết. Tìm vị trí của vật mà tại đó động năng bằng n lần thế năng (với n > 0 ). Bài làm 2 kA Ta có: Cơ năng E = Et + Eđ = 2 kA2 kx 2 A Theo bài nra: Eđ = n.Et E = Et + Eđ = Et + n.Et = (n+1)Et =(n+1) x = 2 2 n 1 A Vậy tại những vị trí x = ta có động năng bằng n lần thế năng. n 1 vmax a max Fph max Tương tự khi Eđ = n.Et ta cũng có tỉ lệ về độ lớn: a = ; Fph = ; v = 1 n 1 n 1 1 n Bài toán 2 (Bài toán kích thích dao động bằng va chạm): Vật m gắn vào lò xo có phương ngang và m đang đứng yên, ta cho vật m0 có vận tốc v0 va chạm với m theo phương của lò xo thì: a. Nếu m đang đứng yên ở vị trí cân bằng thì vận tốc của m ngay sau va chạm là vật tốc dao động cực đại vmax của m: 2m0 v0 , m0 m * Nếu va chạm đàn hồi: vm = vmax = ; vật m0 có vận tốc sau va chạm v0 v0 m m0 m0 m vm k biên độ dao động của m sau va chạm là: A = với ω = m m0 v0 * Nếu va chạm mềm và 2 vật dính liền sau va chạm thì vận tốc hệ (m + m0): v = vmax = m0 m vm k biên độ dao động của hệ (m + m0) sau va chạm là: A = với ω = m m0 b. Nếu m đang ở vị trí biên độ A thì vận tốc của m ngay sau va chạm là v m và biên độ của m sau va chạm là A’: 2m0 v0 , m0 m * Nếu va chạm đàn hồi: vm = vmax = ; vật m0 có vận tốc sau va chạm v0 v0 m m0 m0 m GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 18
vm2 k biên độ dao động của m sau va chạm là: A’ = A 2 2 với ω = m m0 v0 * Nếu va chạm mềm và 2 vật dính liền sau va chạm thì vận tốc hệ (m + m0): v = vmax = m0 m v2 k biên độ dao động của hệ (m + m0) sau va chạm là: A’ = A 2 với ω = 2 m m0 Bài toán 3: Gắn một vật có khối lượng m = 200g vào 1 lò xo có độ cứng k = 80 N/m. Một đầu của lò xo được cố định, kéo m khỏi vị trí O (vị trí lò xo có độ dài bằng độ dài tự nhiên) đoạn 10cm dọc theo trục lò xo rồi thả nhẹ cho vật dao động. Biết hệ số ma sát giữa m và mặt phẳng ngang là = 0,1 (g = 10m/s2). a. Tìm chiều dài quãng đường mà vật đi được cho tới lúc dùng. b. Chứng minh độ giảm biên độ dao động sau mỗi chu kì là không đổi. c. Tìm số dao động vật thực hiện được đến lúc dừng lại. d. Tính thời gian dao động của vật. e. Vật dừng lại tại vị trí cách vị trí O đoạn xa nhất l max bằng bao nhiêu? f. Tìm tốc độ lớn nhất mà vật đạt được trong quá trình dao động? Bài giải a. Chiều dài quãng đường đo được khi có ma sát, vật dao động tắt dần cho đến lúc dừng lại. Ở đây cơ 1 kA 2 80.0,12 năng bằng công cản E = kA2 = Fma sát.S = .mg.S S = 2m 2 2 mg 1.0,1.0,2.10 b. Độ giảm biên độ: Giả sử tại 1 thời điểm vật đang đứng ở vị trí biên có độ lớn A 1 sau 1/2 chu kì vật đến vị trí biên có độ lớn A2. Sự giảm biên độ là do công của lực ma sát trên đoạn đường (A 1 + A2) là (A1 A2) 1 2 1 2 2 mg kA1 kA2 .m.g .( A1 A2 ) A1 A2 = 2 2 k 2 mg Sau 1/2 chu kì nữa vật đến vị trí biên có biên độ lớn A3 thì A2 A3 = k Vậy độ giảm biên độ trong cả chu kì là: A = = const c. Số dao động thực hiện được đến lúc dừng lại là: N = =... ( thay sô vao) = 10 chu ky ́ ̀ ̀ d. Thời gian dao động là: t = N.T = 3,14 (s). e. Vật dừng lại tại vị trí cách vị trí cân bằng O đoạn xa nhất lmax bằng: Vật dừng lại khi Fđàn hồi Fma sát k. l .mg l lmax= = 2,5 mm f. Tốc độ lớn nhất mà vật đạt được là lúc hợp lực tác dụng lên vật bằng 0. Nếu vật dao động điều hòa thì tốc độ lớn nhất mà vật đạt được là khi vật qua vị trí cân bằng, nhưng trong trường hợp này vì có lực cản nên tốc độ lớn nhất mà vật đạt được là thời điểm đầu tiên hợp lực tác dụng lên vật bằng 0 (thời điểm đầu tiên Fđàn hồi = Fma sát). Vị trí đó có tọa độ x = lmax thỏa: Fđàn hồi = Fma sát k. lmax = .mg lmax= = 2,5 mm 2 2 k l max mvmax kA 2 Cơ năng còn lại: E = mg ( A l ) [Với μ.m.g(A l) là công cản] 2 2 2 2 2 2 mvmax kA k l max 2 mg ( A l max ) = 1,95(m/s) (khi không có ma sát thì vmax = A.ω = 2m/s) Vậy từ bài toán trên ta có kết luận: * Một con lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát khô µ. Quãng đường vật đi được đến kA 2 kA 2 2 2 A lúc dừng lại là: S = (Nếu bài toán cho lực cản thì Fcản = µ.m.g) 2 mg 2 Fcan 2 g 4F 4 g * Một vật dao động tắt dần thì độ giảm biên độ sau mỗi chu kỳ là: ΔA = = can 2 =const k 2 A Ak Ak A * Số dao động thực hiện được đến lúc dừng lại là: N = Fcan = A 4 mg 4 Fcan 4 g GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 19
AkT AkT A * Thời gian từ lúc bắt đầu dao động đến lúc dừng lại là: Δt = N.T = 4 mg 4 Fcan 2 g * Vật dừng lại tại vị trí cách vị trí O đoạn xa nhất l max bằng: lmax = 2 * Tốc độ lớn nhất của vật trong quá trình dao động thỏa mãn: mvmax kA 2 2 k l max 2 mg ( A l max ) Câu 139. Tìm phát biểu sai. A. Cơ năng của hệ biến thiên điều hòa. B. Động năng là dạng năng lượng phụ thuộc vào vận tốc. C. Thế năng là dạng năng lượng phụ thuộc vào vị trí. D. Cơ năng của hệ bằng tổng động năng và thế năng. Câu 140. Tìm đáp án sai: Cơ năng của một vật dao động điều hòa bằng A. Động năng ở vị trí cân bằng. B. Động năng vào thời điểm ban đầu. C. Thế năng ở vị trí biên. D. Tổng động năng và thế năng ở một thời điểm bất kỳ. Câu 141. Nhận xét nào dưới đây là sai về sự biến đổi năng lượng trong dao động điều hòa: A. Độ biến thiên động năng sau một khỏang thời gian bằng và trái dấu với độ biến thiên thế năng trong cùng khoảng thời gian đó. B. Động năng và thế năng chuyển hóa lẫn nhau nhưng tổng năng lượng của chúng thì không thay đổi. C. Động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn với cùng tần số góc của dao động điều hòa. D. Trong một chu kỳ dao của dao động có bốn lần động năng và thế năng có cùng một giá trị. Câu 142. Kết luận nào dưới đây là đúng về năng lượng của vật dao động điều hòa. A. Năng lượng của vật dao động tuần hoàn tỉ lệ với biên độ của vật dao động. B. Năng lượng của vật dao động tuần hoàn chỉ phụ thuộc vào đặc điểm riêng của hệ dao động. C. Năng lượng của vật dao động tuần hoàn tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động. D. Năng lượng của vật dao động tuần hoàn biến thiên tuần hoàn theo thời gian. Câu 143. Điều nào sau đây là sai khi nói về dao động điều hoà của vật? A. Cơ năng của vật được bảo toàn. B. Thế năng là dạng năng lượng phụ thuộc vào vị trí của vật. ̣ C. Đông năng bi ến thiên tuần hoàn và luôn 0 ̣ D. Đông năng bi ến thiên tuần hoàn quanh giá trị = 0 Câu 144. Trong dao động điều hoà của một vật thì tập hợp ba đại lượng nào sau đây là không thay đổi theo thời gian? A. Lực; vận tốc; năng lượng toàn phần. B. Biên độ; tần số góc; gia tốc. C. Động năng; tần số; lực. D. Biên độ; tần số góc; năng lượng toàn phần. m 2 A2 Câu 145. Cơ năng của con lắc l xo có đ ̣ ộ cứng k la: E = ̀ . Nếu khối lượng m của vật tăng lên gấp 2 đôi và biên độ dao động không đổi thì: A. Cơ năng con lắc không thay đổi. B. Cơ năng con lắc tăng lên gấp đôi C. Cơ năng con lắc giảm 2 lần. D. Cơ năng con lắc tăng gấp 4 lần. Câu 146. Một chất điểm có khối lượng m dao động điều hoà xung quanh vị cân bằng với biên độ A. Gọi vmax, amax, Wđmax lần lượt là độ lớn vận tốc cực đại, gia tốc cực đại và động năng cực đại của chất điểm. Tại thời điểm t chất điểm có ly độ x và vận tốc là v. Công thức nào sau đây là không dùng để tính chu kì dao động điều hoà của chất điểm? m A A 2 A. T = 2π.A B. T = 2π C. T = 2π. D. T = A2 x 2 2Wđ max vmax a max v Câu 147. Năng lượng của một vật dao động điều hoà là E. Khi li độ bằng một nửa biên độ thì động năng của nó bằng. A. E/4. B. E/2. C. 3E/2. D. 3E/4. Câu 148. Một con lắc lò xo, nếu tần số tăng bốn lần và biên độ giảm hai lần thì năng lượng của nó: GV: Nguyễn Hải Triêu Trang 20