1. Trang chủ
  2. » Tất cả

Tuyển tập giải vật lí 12 phần 1

152 1 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 152
Dung lượng 8,03 MB

Nội dung

BÀI 3 CON LẮC ĐƠN Câu C1 trang 15 sgk Vật Lí 12 Chứng tỏ rằng đối với những góc lệch nhỏ hơn 20o thì độ chênh lệch giữa sinα và α (rad) không đến 1% Trả lời Ta kiểm nghiệm với các góc lệch nhỏ bằng 20[.]

BÀI CON LẮC ĐƠN Câu C1 trang 15 sgk Vật Lí 12: Chứng tỏ góc lệch nhỏ 20o độ chênh lệch sinα α (rad) không đến 1% Trả lời: Ta kiểm nghiệm với góc lệch nhỏ 20o, ta có sinα ≈ α (rad) + sin 20  0,3420 + 20  20.  0,3491 180 Do độ chênh lệch sinα α là: 0,3491 – 0,3420 = 0,0071 = 0,7% < 1% Câu C2 trang 15 sgk Vật Lí 12: Có nhận xét chu kì lắc đơn? Trả lời: Chu kì lắc đơn: T  2 g Trong đó: + T: Chu kì lắc đơn (s) + : Chiều dài lắc đơn (m) + g: gia tốc trọng trường (m/ s ) Ta thấy chu kì T phụ thuộc vào chiều dài sợi dây T tỉ lệ thuận với bậc hai chiều dài gia tốc trọng trường g tỉ lệ nghịch bậc hai gia tốc trọng trường g Câu C3 trang 16 sgk Vật Lí 12: Hãy mơ tả cách định tính biến đổi lượng lắc, từ vị trí biên vị trí cân từ vị trí cân vị trí biên Trả lời: + Khi lắc từ vị trí biên vị trí cân s giảm (thế giảm), v tăng (động tăng) + Tại vị trí cân bằng: s = (thế 0), vận tốc đạt giá trị cực đại (động cực đại) + Khi lắc từ vị trí cân đến vị trí biên: s tăng (thế tăng), v giảm (động giảm) + Tại vị trí biên: s cực đại (thế cực đại), vận tốc (động 0) Kết luận: Trong trình dao động lắc đơn động tăng giảm ngược lại tổng chúng (cơ năng) ln bảo tồn Bài (trang 17 sgk Vật Lí 12): Thế lắc đơn ? Khảo sát dao động lắc đơn mặt động lực học Chứng minh dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)), dao động lắc đơn dao động điều hòa Lời giải: + Con lắc đơn gồm vật nhỏ, khối lượng m, treo đầu sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, dài l + Khảo sát lắc mặt động lực học: Xét lắc đơn hình vẽ: - Vị trí cân lắc vị trí mà dây treo có phương thẳng đứng Kéo nhẹ cầu cho dây treo lệch khỏi vị trí cân góc thả ra, ta thấy lắc dao động quanh vị trí cân mặt phẳng đứng qua điểm treo vị trí ban đầu vật - Chọn gốc tọa độ vị trí cân bằng, chiều dương hướng từ trái sang phải ̂ hay li độ cong - Tai vị trí M vật m xác định li độ góc α = OCM ̂ =l.α S = OM Lưu ý: α, s có giá trị dương lệch khỏi vị trí cân theo chiều dương ngược lại – Tại vị trí M, vật chịu tác dụng trọng lực P lực căng T P phân tích thành thành phần: Pn theo phương vng góc với đường đi, Pt theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo Lực căng T thành phần Pn vng góc với đường nên không làm thay đổi tốc độ vật Thành phần lực Pt lực kéo có giá trị Pt = - mgsinα (1) Nếu li độ góc α nhỏ sinα ≈ α (rad) Pt = - mgα = - mg s l so sánh với lực kéo lắc lò xo dao động điều hòa: F = - kx Ta thấy m g đóng vai trị giống hệ số k, s đóng vai trị x l Vậy dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)), lắc đơn dao động điều hịa Phương trình: s = s0.cos(ωt + φ) Bài (trang 17 sgk Vật Lí 12): Viết cơng thức tính chu kì lắc đơn dao động nhỏ Lời giải: Khi dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)) lắc đơn dao động điều hòa với chu kì: T  2 l g Trong đó: T: Chu kì lắc đơn (s) l: Chiều dài lắc đơn (m) g: gia tốc trọng trường (m/ s ) Bài (trang 17 sgk Vật Lí 12): Viết biểu thức động năng, lắc đơn vị trí có góc lệch α Lời giải: Động lắc vị trí góc lệch α Wd  mv Thế lắc vị trí góc lệch α Wt  mg 1  cos   (mốc tính vị trí cân bằng) Nếu bỏ qua ma sát lắc đơn bảo toàn W  Wd  Wt  mv  mg 1  cos   = số Kết luận: Trong trình dao động lắc đơn động tăng giảm ngược lại tổng chúng (cơ năng) ln bảo tồn Bài (trang 17 sgk Vật Lí 12): Hãy chọn câu Chu kì lắc đơn dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)) là: A T  l 2 g B T  g 2 l C T  2 l g D T  2 l g Lời giải: Khi dao động nhỏ (sinα ≈ α (rad)) lắc đơn dao động điều hòa với chu kì: T  2 l g Chọn đáp án D Bài (trang 17 sgk Vật Lí 12): Hãy chọn câu Một lắc đơn dao động với biên độ góc nhỏ Chu kì lắc khơng thay đổi khi: A thay đổi chiều dài lắc B thay đổi gia tốc trọng trường C tăng biên độ góc đến 30o D thay đổi khối lượng lắc Lời giải: Cơng thức tính chu kì lắc đơn: T  2 l g Ta thấy chu kỳ lắc đơn phụ thuộc vào g l mà không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng m Vậy thay đổi khối lượng lắc chu kỳ lắc đơn khơng thay đổi Chọn đáp án D Bài (trang 17 sgk Vật Lí 12): Một lắc đơn thả khơng vận tốc đầu từ li độ góc αo Khi lắc qua vị trí cân tốc độ cầu lắc ? A gl(1  cos 0 ) B 2glcos0 C 2gl(1  cos 0 ) D glcos0 Lời giải: Dùng định luật bảo tồn năng, biên vị trí cân + Tại biên Wt = mgl(1 – cosα0) + Tại vị trí cân bằng: W  mv 2 Định luật bảo toàn mv  mgl(1  cos  )  v  2gl(1  cos 0 ) Chọn đáp án C Bài (trang 17 sgk Vật Lí 12): Một lắc đơn dài l = 2,00 m, dao động điều hịa nơi có gia tốc rơi tự g = 9,80 m/s2 Hỏi lắc thực dao động toàn phần 5,00 phút ? Lời giải: t = (phút) = 300 (s) Chu kì dao động lắc đơn là: T  2 l  2  2,84 (s) g 9,8 Số dao động toàn phần phút là: T t t 300 n   106 n T 2,84 => n ≈ 106 dao động toàn phần Bài 4: Dao động tắt dần Dao động cưỡng Câu C1 trang 20 sgk Vật Lí 12: Hãy làm thí nghiệm Hình 4.3 Con lắc điều khiển D kéo sang bên thả cho dao động a) Các lắc khác có dao động khơng? b) Con lắc dao động mạnh nhất? Tại sao? Lời giải: Học sinh làm thí nghiệm quan sát nhận xét: a) Các lắc khác có dao động lắc chịu tác dụng lực cưỡng lắc D dao động gây truyền qua dây nối điểm treo chúng nên chúng dao động cưỡng với chu kỳ chu kỳ lắc D b) Con lắc C dao động mạnh A, B, C, E, G dao động cưỡng bức, Do chiều dài dây treo lắc C chiều dài dây treo lắc D, nên tần số lực cưỡng lên lắc C tần số dao động riêng nó, nên dao động với biên độ lớn (hiện tượng cộng hưởng) Câu C2 trang 20 sgk Vật Lí 12: a) Tại biên độ dao động cưỡng thân xe ví dụ III.2 lại nhỏ: Khi đến bến, xe buýt tạm dừng nên không tắt máy Hành khách xe nhận thấy thân xe dao động b) Tại với lực đẩy nhỏ ta làm cho đu có người ngồi đung đưa với biên độ lớn? Trả lời: a) Trong thực tế, người ta chế tạo cho tần số lực cưỡng gây chuyển động pittong xilanh máy nổ khác xa tần số riêng khung xe để tránh dao động mạnh, tránh vỡ thiết bị máy b) Vì tần số lực tác dụng (lực đẩy) với tần số riêng đu, gây cộng hưởng nên đu chuyển động có biên độ lớn Bài (trang 21 sgk Vật Lí 12): Nêu đặc điểm dao động tắt dần Nguyên nhân gì? Lời giải: - Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian tác dụng lực cản lực ma sát mơi trường - Đặc điểm: + Có chu kì, tần số khơng đổi + Cơ chuyển thành nhiệt + Ma sát lớn tắt dần nhanh ngược lại + Dao động tắt dần khơng có tính điều hịa - Ngun nhân làm tắt dần dao động lực ma sát lực cản môi trường mà chuyển thành nhiệt năng, dẫn đến dần lượng Bài (trang 21 sgk Vật Lí 12): Nêu đặc điểm dao động trì? Lời giải: Đặc điểm dao động trì: + Là dao động tự mà người ta bổ sung lượng cho vật sau chu kì dao động, lượng bổ sung lượng + Quá trình bổ sung lượng để trì dao động khơng làm thay đổi đặc tính cấu tạo, khơng làm thay đổi biên độ chu kì hay tần số dao động hệ Bài (trang 21 sgk Vật Lí 12): Nêu đặc điểm dao động cưỡng Lời giải: * Đặc điểm dao động cưỡng bức: - Tần số dao động cưỡng tần số lực cưỡng - Dao động cưỡng có biên độ không đổi phụ thuộc vào yếu tố: + Biên độ lực cưỡng bức: Biên độ lực cưỡng lớn biên độ dao động cưỡng lớn + Độ chênh lệch tần số lực cưỡng tần số dao động riêng hệ: chênh lệch biên độ dao động cưỡng lớn + Lực cản, ma sát môi trường: lực cản, ma sát môi trường nhỏ biên độ dao động cưỡng lớn Bài (trang 21 sgk Vật Lí 12): Hiện tượng cộng hưởng gì? Nêu điều kiện để có cộng hưởng Cho ví dụ Lời giải: - Hiện tượng cộng hưởng tượng biên độ dao động cưỡng tăng nhanh đến giá trị cực đại tần số f lực cưỡng tần số riêng hệ f0 - Điều kiện để có cộng hưởng: f = f0 Ví dụ: Chiếc cầu gãy, đoàn người bước qua cầu có tần số cưỡng f với tần số riêng cầu f0 Mỗi nhạc cụ có hộp cộng hưởng, để dao động cộng hưởng nhiều tần số dao động khác Bài (trang 21 sgk Vật Lí 12): Một lắc dao động tắt dần Cứ sau chu kì, biên độ giảm 3% Phần lượng lắc bị dao động toàn phần bao nhiêu? A 3% B 9% C 4,5% D 6% Lời giải: Biên độ ban đầu A0  sau chu kì biên độ giảm 3% nên biên độ sau chu kì A1  A0  3%A0  0,97A0 Năng lượng lắc: E  kA 2 => Năng lượng bị dao động toàn phần: 2 kA  kA1 E  E1 A2  A2  100%  100%  100% E0 A0 kA A 02   0,97A   0,97  100%  100%  6% A 02 Chọn đáp án D Bài (trang 21 sgk Vật Lí 12): Một lắc dài 44cm treo vào trần toa xe lửa Con lắc bị kích động bánh toa xe gặp chỗ nối đường ray Hỏi tàu chạy thẳng với tốc độ biên độ dao động lắc lớn nhất? Cho biết chiều dài đường ray 12,5m Lấy g = 9,8 m/s2 A 10,7 km/h B 34 km/h C 106 km/h ... Thời gian 10 dao α (o) động t (s) Chu kì T (s) A1 = 3,0 0,06 3,44o t1 = 14 ,32 ± 0,32 T1 = 1, 432 ± 0,032 A2 = 6,0 0 ,12 6,89o t2 = 14 ,12 ± 0,20 T2 = 1, 412 ± 0,020 A3 = 9,0 0 ,18 10 ,37o t3 = 14 ,54 ±... sgk Vật Lí 12 : Hãy tìm lại hai cơng thức (5 .1) (5.2) Trả lời: Ta có định lý hàm cos: A  A12  A 2 - 2A1A2 cos    (2  ? ?1 ) A  A12  A 2 + 2A1A2 cos  2  ? ?1  Theo hình vẽ: A  A1  A (1) ... ± 1, ± 2,…) biên độ dao động tổng hợp là: A  A12  A 2 Bài (trang 25 sgk Vật Lí 12 ) : Chọn đáp án Hai dao động ngược pha khi: A φ2 - ? ?1 = 2nπ; B φ2 - ? ?1 = nπ C φ2 - ? ?1 = (n - 1) π; D φ2 - φ1

Ngày đăng: 18/11/2022, 11:21