Ôn tập Vật lý 12 Nâng cao - Ôn tập Dao động cơ

Buæi .. : «n tËp dao ®éng c¬ Ngµy so¹n:...../..../..... Ngµy gi¶ng:..../..../...... A/. Môc tiªu : Cñng cè lý thuyÕt vÒ dao ®éng c¬ häc - RÌn luyÖn kÜ n¨ng gi¶i to¸n vÒ dao ®éng c¬ häc B/. Néi dung «n tËp : «n tËp lý thuyÕt : Dao ®éng ®iÒu hßa 1. Các đại lượng đặt trưng cho tính tuần hoàn của dao động điều hòa + Tần số góc w: là một đại lượng trung gian cho phép xác định chu kỳ, tần số của dao động. w = = 2pf. Đơn vị: rad/s + Chu kỳ: là khoảng thời gian T = đểø lặp lại li độ và chiều chuyển động như cũ, đó cũng là khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động. Đơn vị: giây (s). + Tần số: là nghịch đảo của chu kỳ: f = = đó là số lần dao động trong một đơn vị thời gian. Đơn vị: hec (Hz). + Pha của dao động (wt + j): là đại lượng cho phép xác định trạng thái của dao động tại thời điểm t bất kỳ. Đơn vị: rad. + Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật một hàm cocos (hay cos) của thời gian. 2. Phương trình của dao động điều hoà. Công thức của vận tốc và gia tốc: + Phương trình của dao động điều hoà: x = Acos(wt + j) + Công thức của Vận tốc: v = x'= -wAsin(wt + j). + Công thức của Gia tốc: a = x''= - w2x 3. Con lắc lò xo a)Lực kéo về: F = - kx. b) Chu kỳ, tần số: T = 2p; f = c) Cơ năng: W = mv2 +kx2=k A2 = mw2A2. Nếu bỏ qua mọi ma sát thì cơ năng của con lắc là 1 hằng số. Thế năng và động năng của vật dao động điều hoà biến thiên điều hoà với tần số góc w’ = 2w và chu kì T’ = . + Với: w = ; A = + Con lắc lò xo treo thẳng đứng: Dlo = ; w = 4.Con lắc đơn + Phương trình dao động: s = Socos (wt + j) hoặc a = ao cos(wt + j); với a = ; ao = + Chu kỳ, tần số góc: T = 2p; w = . +Cơ năng : W=mv2 + Chu kỳ của con lắc ở độ cao h so với mặt đất: Th = T. + Chu kì của con lắc ở nhiệt độ t’ so với ở nhiệt độ t: T’ = T. + Sự nhanh chậm của đồng hồ quả lắc phụ thuộc vào độ cao và nhiệt độ: khi lên cao hoặc nhiệt độ tăng thì chu kì tăng, đồng hồ chạy chậm và ngược lại. Thời gian nhanh chậm trong t giây: Dt = t * Dao động tự do + Dao động tự do là dao động mà chu kỳ chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của hệ, không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài. + Dao động của con lắc lò xo và con lắc đơn dược coi là dao động tự do trong điều kiện không có ma sát, không có sức cản môi trường và con lắc lò xo phải chuyển động trong giới hạn đàn hồi của lò xo còn con lắc đơn thì chuyển động với li độ góc nhỏ (a £ 10o). TỔNG HỢP CÁC DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ + Nếu một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số với các phương trình: x1 = A1 cos (wt + j1) và x2 = A2cos(wt + j2) Thì dao động tổng hợp sẽ là: x = x1 + x2 = Acos(wt + j) với A và j được xác định bởi: A2 = A12 + A22 + 2 A1A2 cos (j2 - j1) tgj = Tổng hợp hai dao động điều hoà điều hoà cùng phương cùng tần số là một dao động điều hoàcùng phương, cùng tần số với các dao động thành phần. 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 (j2 - j1 = 2kp) thì dao động tổng hợp có biên độ cực đại: A = A1 + A2 + Khi hai dao động thành phần ngược pha (j2 - j1 = (2k + 1)p) thì dao động tổng hợp có biên độ cực tiểu: A = |A1 - A2| DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DAO ĐỘNG CƯỞNG BỨC * Dao động tắt dần + Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. + Nguyên nhân: do ma sát, do lực cản môi trường mà cơ năng giảm nên biên độ giảm. Ma sát càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh. * Dao động cưởng bức + Dao động cưởng bức là dao động của vật do ngoại lực biến thiên tuần hoàn Fn = Hcos(wt + j) tác dụng vào vật. + Đặc điểm : - Lúc đầu dao động tổng hợp là tổng hợp của dao động riêng và dao động cưởng bức nên vật dao động rất phức tạp. - Sau thời gian Dt dao động riêng tắt hẳn, vật chỉ dao động dưới tác dụng của ngoại lực, vật dao động với tần số bằng tần số của ngoại lực. - Biên độ của dao động cưởng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưởng bức, vào lực cản trong hệ và vào sự chênh lệch giữa tần số cưởng bức f và tần số riêng fo của hệ. Biên độ của lực cưởng bức càng lớn, lực cản càng nhỏ và sự chênh lệch giữa f và fo càng ít thì biên độ của dao động cưởng bức càng lớn. * Cộng hưởng + Sự cộng hưởng là hiện tượng biên độ của dao động cưởng bức tăng nhanh đến một giá trị cực đại khi tần số của lực cưởng bức bằng tần số riêng của hệ dao động (f = fo). + Đặc điểm: khi lực cản trong hệ nhỏ thì cộng hưởng rỏ nét (cộng hưởng nhọn), khi lực cản trong hệ lớn thì sự cộng hưởng không rỏ nét (cộng hưởng tù). * Sự tự dao động Sự tự dao động là sự dao động được duy trì mà không cần tác dụng của ngoại lực. Trong sự tự dao động thì tần số và biên độ dao động vẫn giữ nguyên như II/. Bµi tËp tr¾c nghiÖm : C©u 1. Đối với dao động tuần hoàn, khoảng thời gian ngắn nhất sau đó trạng thái dao động lặp lại như cũ gọi là A. Tần số dao động. B. Chu kì dao động. C. Pha ban đầu. D. Tần số góc. C©u 2. Dao động được mô tả bằng biểu thức x = Acos(ωt + φ), trong đó A, ω, φ là hằng số, được gọi là dao động gì ? A. Tuần hoàn. B. Tắt dần. C. Điều hoà. D. Cưỡng bức. C©u 3. Biểu thức li độ của dao động điều hoà có dạng x = Acos(wt + j), vận tốc của vật có giá trị cực đại là A. vmax = A2w. B. vmax = 2Aw. C. vmax = Aw2. D. vmax = Aw. C©u 4. Một vật nhỏ hình cầu khối lượng 400g được treo vào lò xo nhẹ có độ cứng 160N/m. Vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với biên độ 10cm. Vận tốc của vật khi đi qua vị trí cân bằng là A. 4m/s. B. 6,28m/s. C. 0 m/s D. 2m/s. C©u 5. Tìm phát biểu sai A. Động năng là một dạng năng lượng phụ thuộc vào vận tốc. B. Cơ năng của hệ luôn luôn là một hằng số. C. Thế năng là một dạng năng lượng phụ thuộc vào vị trí. D. Cơ năng của hệ bằng tổng động năng và thế năng. C©u 6. Trong dao động điều hoà, giá trị gia tốc của vật A. Tăng khi giá trị vận tốc tăng. B. Không thay đổi. C. Giảm khi giá trị vận tốc tăng. D. Tăng hay giảm tuỳ thuộc vào giá trị vận tốc ban đầu của vật. C©u 7. Trong dao động điều hoà, gia tốc biến đổi A. Cùng pha với vận tốc. B. Sớm pha π/2 so với vận tốc. C. Ngược pha với vận tốc. D. Trễ pha π/2 so với vận tốc. C©u 8. Trong dao động điều hoà, gia tốc biến đổi A. Cùng pha với li độ. B. Sớm pha π/2 so với li độ. C. Ngược pha với li độ. D. Trễ pha π/2 so với li độ. C©u 9. Dao động cơ học đổi chiều khi A. Lực tác dụng có độ lớn cực tiểu. B. Lực tác dụng bằng không. C. Lực tác dụng có độ lớn cực đại. D. Lực tác dụng đổi chiều. C©u 10. Một dao động điều hoà có phương trình x = Acos (ωt + φ) thì động năng và thế năng cũng dao động điều hoà với tần số A. ω’ = ω B. ω’ = 2ω C. ω’ = D. ω’ = 4ω C©u 11. Pha của dao động được dùng để xác định A. Biên độ dao động. B. Trạng thái dao động. C. Tần số dao động. D. Chu kì dao động. C©u 12. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của gia tốc theo li độ trong dao động điều hòa có hình dạng là A. Đường cong. B. Đường thẳng. C. Đường elíp. D. Đường tròn. C©u 13. Chọn câu đúng trong các câu sau: A. Dao động điều hoà là một dao động tắt dần theo thời gian. B. Chu kì dao động điều hoà phụ thuộc vào biên độ dao động. C. Khi vật dao động ở vị trí biên thì thế năng của vật lớn nhất. D. Biên độ dao động là giá trị trung bình của li độ. C©u 14. Biểu thức quan hệ giữa biên độ A, li độ x và tần số góc w của chất điểm dao động điều hoà ở thời điểm t là A. A2 = x2 + . B. A2 = v2 + . C. A2 = v2 + w2x2. D. A2 = x2 + w2v2. C©u 15. Chọn câu đúng trong các câu sau khi nói về năng lượng trong dao động điều hoà. A. Khi vật chuyển động về vị trí cân bằng thì thế năng của vật tăng. B. Khi động năng của vật tăng thì thế năng cũng tăng. C. Khi vật dao động ở vị trí cân bằng thì động năng của hệ lớn nhất. D. Khi vật chuyển động về vị trí biên thì động năng của vật tăng. C©u 16. Chọn 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 có độ lớn cực đại. C. Khi vật ở vị trí biên, li độ của chất điểm có đ ộ lớn cực đại. D. Khi qua vị trí cân bằng, gia tốc của chất điểm bằng không. C©u 17. Một vật dao động điều hoà với biên độ A, tần số góc w. Chọn gốc thời gian là lúc vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Phương trình dao động của vật là A. x = Acos(wt + p/4). B. x = Acoswt. C. x = Acos(wt - p/2). D. x = Acos(wt + p/2). C©u 18. Con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương ngang với biên độ là A. Li độ của vật khi thế năng bằng động năng là A. x = ±. B. x = ±. C. x = ±. D. x = ±. C©u 19. Một chất điểm dao động điều hoà với chu kì T = 3,14s và biên độ A = 1m. Khi chất điểm đi qua vị trí cân bằng thì vận tốc của nó bằng A. 0,5m/s. B. 2m/s. C. 3m/s. D. 1m/s. C©u 20. Trong dao động điều hoà, vận tốc tức thời biến đổi A. cùng pha với li đô. B. lệch pha với li độ. C. ngược pha với li độ. D. sớm pha với li độ. C©u 21. Cơ năng của một chất điểm dao động điều hoà tỉ lệ thuận với A. biên độ dao động. B. li độ của dao động. C. bình phương biên độ dao động. D. chu kì dao động. C©u 22. Động năng của dao động điều hoà biến đổi theo thời gian: A. Tuần hoàn với chu kì T C. Không đổi B. Như một hàm cocos D. Tuần hoàn với chu kì T/2 C©u 23. Vận tốc của chất điểm dao động điều hoà có độ lớn cực đại khi: A. Li độ có độ lớn cực đại. C. Li độ bằng không. B. Gia tốc có dộ lớn cực đại. D. Pha cực đại. C©u 24. Khi nói về năng lượng trong dao động điều hoà, phát biểu nào sau đây không đúng ? A. Tổng năng lượng là đại lượng tỉ lệ với bình phương của biên độ. B. Tổng năng lượng là đại lượng biến thiên theo li độ. C. Động năng và thế năng là những đại lượng biến thiên tuần hoàn. D. Tổng năng lượng của con lắc phụ thuộc vào cách kích thích ban đầu. C©u 25. Phương trình dao động của một vật dao động điều hoà có dạng x = Acos(wt + ) cm. Gốc thời gian đã được chọn lúc nào ? A. Lúc chất điểm đi qua vị trí có li độ x = A/2 theo chiều dương. B. Lúc chất điểm đi qua vị trí có li độ x = theo chiều dương. C. Lúc chất điểm đi qua vị trí có li độ x = theo chiều âm. D. Lúc chất điểm đi qua vị trí có li độ x = A/2 theo chiều âm. C©u 26. Một vật dao động điều hoà trên quỹ đạo dài 40cm. Khi ở vị trí x = 10cm vật có vận tốc 20pcm/s. Chu kì dao động của vật là A. 1s. B. 0,5s. C. 0,1s. D. 5s. C©u 27. Một con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng k = 100N/m và vật có khối lượng m = 250g, dao động điều hoà với biên độ A = 6cm. Chọn gốc thời gian lúc vật đi qua vị trí cân bằng. Quãng đường vật đi được trong s đầu tiên là A. 6cm. B. 24cm. C. 9cm. D. 12cm. C©u 28. Một con lắc lò xo có độ cứng là k treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới gắn vật. Độ giãn của lò xo khi vật ở vị trí cân bằng là Dl. Cho con lắc dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với biên độ là A (A > Dl). Lực đàn hồi nhỏ nhất của lò xo trong quá trình dao động là A. F = kDl. B. F = k(A-Dl) C. F = kA. D. F = 0. C©u 29. Con lắc lò xo thẳng đứng gồm một lò xo có đầu trên cố định, đầu dưới gắn vật dao động điều hoà có tần số góc 10rad/s, tại nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/s2 thì tại vị trí cân bằng độ giãn của lò xo là A. 5cm. B. 8cm. C. 10cm. D. 6cm. C©u 30. Một con lắc lò xo gồm lò xo khôùi lượng không đáng kể, độ cứng k và một hòn bi khối lượng m gắn vào đầu lò xo, đầu kia của lò xo được gắn vào một điểm cố định. Kích thích cho con lắc dao động điều hoà theo phương thẳng đứng. Chu kì dao động của con lắc là A. T = 2p. B. T = . C. T = . D. T = 2p. C©u 31. Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k và vật có khối lượng m dao động điều hoà, khi khối lượng của vật là m = m1 thì chu kì dao động là T1, khi khối lượng của vật là m = m2 thì chu kì dao động là T2. Khi khối lượng của vật là m = m1 + m2 thì chu kì dao động là A. . B. T1 + T2. C. . D. . C©u 32. Con lắc lò xo đầu trên cố định, đầu dưới gắn vật nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng ở nơi có gia tốc trọng trường g. Khi vật ở vị trí cân bằng, độ giãn của lò xo là Dl. Chu kì dao động của con lắc được tính bằng biểu thức A. T = 2p. B. T = . C. T = 2p. D. . C©u 33. Công thức nào sau đây dùng để tính tần số dao động của lắc lò xo treo thẳng đứng (∆l là độ giãn của lò xo ở vị trí cân bằng): A. f = 2π B. f = C. f = 2π D. f = C©u 34. Chu kì dao động điều hoà của con lắc lò xo phụ thuộc vào: A. Biên độ dao động B. Cấu tạo của con lắc C. Cách kích thích dao động D. Cả A và C đều đúng C©u 35. Tại nơi có gia tốc trọng trường 9,8m/s2, một con lắc đơn dao động điều hoà với chu kì s. Chiều dài của con lắc đơn đó là A. 2mm. B. 2cm. C. 20cm. D. 2m. C©u 36. Tại một nơi xác định, chu kì dao động điều hoà của con lắc đơn tỉ lệ thuận với A. gia tốc trọng trường. B. căn bậc hai gia tốc trọng trường. C. chiều dài con lắc. D. căn bậc hai chiều dài con lắc. C©u 37. Một con lắc đơn dao động điều hoà với chu kì T. Động năng của con lắc biến thiên điều hoà theo thời gian với chu kì là A. T. B. . C. 2T. D. . C©u 38. Tại cùng một vị trí địa lí, hai con lắc đơn có chu kì dao động lần lượt làT1 = 2s và T2 = 1,5s, chu kì dao động của con lắc thứ ba có chiều dài bằng tổng chiều dài của hai con lắc nói trên là A. 5,0s. B. 2,5s. C. 3,5s. D. 4,9s. C©u 39. Tại cùng một vị trí địa lí, hai con lắc đơn có chu kì dao động lần lượt làT1 = 2s và T2 = 1,5s, chu kì dao động của con lắc thứ ba có chiều dài bằng hiệu chiều dài của hai con lắc nói trên là A. 1,32s. B. 1,35s. C. 2,05s. D. 2,25s. C©u 40. Chu kì dao động của con lắc đơn không phụ thuộc vào A. khối lượng quả nặng. B. vĩ độ địa lí. C. gia tốc trọng trường. D. chiều dài dây treo. C©u 41. Tại cùng một vị trí địa lí, nếu chiều dài con lắc đơn tăng 4 lần thì chu kì dao động điều hoà của nó A. giảm 2 lần. B. giảm 4 lần. C. tăng 2 lần. D. tăng 4 lần. C©u 42. Trong các công thức sau, công thức nào dùng để tính tần số dao động nhỏ của con lắc đơn: A. f = 2π.. B. . C. 2π.. D. . C©u 43. Hai dao động điều hoà cùng phương có các phương trình lần lượt là x1 = 4cos100pt (cm) và x2 = 3cos(100pt + ) (cm). Dao động tổng hợp của hai dao động đó có biên độ là A. 5cm. B. 3,5cm. C. 1cm. D. 7cm. C©u 44. Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương có các phương trình dao động thành phần làlà x1 = 5cos10pt (cm) và x2 = 5cos(10pt + ) (cm). Phương trình dao động tổng hợp của vật là A. x = 5cos(10pt + ) (cm). B. x = 5cos(10pt + ) (cm). C. x = 5cos(10pt + ) (cm). D. x = 5cos(10pt + ) (cm). C©u 45. Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số: x1 = A1cos (ωt + φ1) và x2 = A2cos (ωt + φ2). Biên độ dao động tổng hợp của chúng đạt cực đại khi A. φ2 – φ1 = (2k + 1)π B. φ2 – φ1 = (2k + 1) C. φ2 – φ1 = 2kπ D. φ2 – φ1 = C©u 46. Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số x1 = A1cos (ωt + φ1) và x2 = A2cos (ωt + φ2). Biên độ dao động tổng hợp của chúng đạt cực tiểu khi: A. φ2 – φ1 = (2k + 1)π B. φ2 – φ1 = (2k + 1) C. φ2 – φ1 = 2kπ D. φ2 – φ1 = C©u 47. Một vật có khối lượng m = 100g thực hiện dao động tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương, có các phương trình lần lượt là x1 = 5cos(10t + p) (cm) và x2 = 10cos(10t - p/3) (cm). Giá trị cực đại của lực tổng hợp tác dụng lên vật là A. 50N. B. 5N. C. 0,5N. D. 5N. C©u 48. Một vật có khối lượng m = 200g thực hiện đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số và có các phương trình dao động là x1 = 6cos(15t + ) (cm) và x2 = A2cos(15t + p) (cm). Biết cơ năng dao động của vật làE = 0,06075J. Hãy xác định A2. A. 4cm. B. 1cm. C. 6cm. D. 3cm. III/. Cñng cè :