Ôn Tập Vật Lí 12 (Học Kì I)

ÔN TẬP VẬT LÍ 12 (HỌC KÌ I) ÔN TẬP VẬT LÍ 12 (HỌC KÌ I) Phần thứ nhất Dạy học, kiểm tra, đánh giá theo chuẩn kiến thức, kỹ năng của Chương trình giáo dục phổ thông Phần thứ hai Câu hỏi và bài tập Chươ[.]

ƠN TẬP VẬT LÍ 12 (HỌC KÌ I) Phần thứ nhất: Dạy học, kiểm tra, đánh giá theo chuẩn kiến thức, kỹ Chương trình giáo dục phổ thơng Phần thứ hai: Câu hỏi tập Chương I: Dao động Chuẩn kiến thức, kĩ kiến thức trọng tâm 1.1 Chuẩn kiến thức, kĩ Chủ đề Mức độ cần đạt Kiến thức Dao động - Phát biểu định nghĩa dao động điều hoà a) Dao động - Nêu li độ, biên độ, tần số, chu kì, pha, pha ban điều hồ đầu Các đại - Nêu q trình biến đổi lượng dao lượng đặc động điều hoà trưng - Viết phương trình động lực học phương trình dao động điều hồ lắc lị xo lắc đơn b) Con lắc lò - Viết cơng thức tính chu kì (hoặc tần số) dao động xo Con lắc điều hoà lắc lò xo lắc đơn Nêu ứng đơn dụng lắc đơn việc xác định gia tốc rơi tự c) Dao động riêng Dao - Nêu dao động riêng, dao động tắt dần, dao động động tắt dần cưỡng d) Dao động - Nêu điều kiện để tượng cộng hưởng xảy cưỡng - Nêu đặc điểm dao động tắt dần, dao động Hiện tượng cưỡng bức, dao động trì cộng hưởng - Trình bày nội dung phương pháp giản đồ Dao động Frênen trì - Nêu cách sử dụng phương pháp giản đồ Frênen e) Phương pháp để tổng hợp hai dao động điều hoà tần số giản đồ Frênen phương dao động Kĩ - Giải toán đơn giản dao động lắc lò xo lắc đơn - Biểu diễn dao động điều hoà vectơ quay - Xác định chu kì dao động lắc đơn gia tốc rơi tự thí nghiệm 1.2 Kiến thức trọng tâm Ghi - Dao động lắc lò xo lắc đơn bỏ qua ma sát lực cản dao động riêng - Trong toán đơn giản, xét dao động điều hoà riêng lắc, đó: lắc lị xo gồm lò xo, đặt nằm ngang treo thẳng đứng; lắc đơn chịu tác dụng trọng lực lực căng dây treo Các đại lượng đặc trưng cho tính tuần hồn dao động điều hồ - Chu kì T (s) - Tần số f (Hz) - Tần số góc ω (rad/s) Quan hệ chu kì, tần số, tần số góc: Phương trình dao động điều hồ Cơng thức vận tốc, gia tốc - Phương trình: + Tổng quát: x = A.cos(ωt + φ) + Riêng với lắc đơn: α = α0.cos(ωt + φ) - Công thức vận tốc: v = x’ = - ω.A.sin(ωt + φ) - Công thức gia tốc: a = x” = - ω2.A.cos(ωt + φ) Lực gây dao động điều hồ Cơng thức tính chu kì lắc - Lực gây dao động điều hoà: F = - kx - Cơng thức tính chu kì: + Con lắc lị xo: + Con lắc đơn: Năng lượng lắc dao động điều hoà: - Động năng: Wđ = mv2 = W.sin2(ωt + φ) - Thế năng: + Con lắc lò xo: Wt = kx2 = W.cos2(ωt + φ) + Con lắc đơn: Wt = mgl(1 – cosα) = W.cos2(ωt + φ) - Cơ năng: W = Wt + Wđ = kA2 = mω2A2 Dao động tắt dần Dao động cưỡng Cộng hưởng - Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian - Dao động trì dao động có biên độ khơng đổi khơng làm thay đổi chu kì dao động riêng - Dao động cưỡng dao động chịu tác dụng ngoại lực biến thiên tuần hoàn - Hiện tượng cộng hưởng tượng biên độ dao động cưỡng tăng đến giá trị cực đại tần số lực cưỡng tần số dao động riêng Điều kiện xảy tượng cộng hưởng: f = f0 ↔ T = T0 ↔ ω = ω0 Hướng dẫn, lời giải, đáp án Câu hỏi tập SGK Bài 1: Dao động lắc lị xo Dao động điều hồ C1 Theo H.1.1 Khi x > 0, vật m bên phải vị trí cân bằng, lực F hướng sang trái tức hướng vị trí cân F < Ta lập luận tương tự x < F x luôn trái dấu nên cơng thức 1.1 phải có dấu “ - “ Câu hỏi: Công thức lực gây dao động lắc: F = - kx Định nghĩa dao động điều hoà: Dao động vật gọi dao động điều hoà hợp lực tác dụng lên vật hay gia tốc vật ln hướng vị trí cân tỉ lệ với li độ Dao động điều hồ xem chuyển động hình chiếu điểm chuyển động tròn lên trục trùng với đường kính đường trịn Bài tập: Chọn B F = k(x – x0) Vì (x – x0) li độ vật m Khi bi (gắn vào bánh xe) chuyển động trịn kéo theo dao động gắn với pittơng Vì hình chiếu hịn bi lên phương ngang đầu bên trái ngang, nên ngang pittơng dao động điều hồ Lực đàn hồi Fđh = - k(x – Δl), trọng lực P = mg = k.Δl lực gây dao động F = - kx, x li độ Bài 2: Các đặc trưng dao động điều hồ C1 Ta thấy m có đơn vị (kg), k có đơn vị (N/m) suy m/k có đơn vị (kg.N/m) Mặt khác theo cơng thức F = m.a ta có (N) = (kg.m/s2) suy (kg.N/m) = (s2) Suy có đơn vị (s) C2 Phương trình dao động vật x = A.cos(ωt + φ) Vận tốc vật v = x’ = ω.A.sin(ωt + φ) C3 Ta có x = A.cos(ωt + φ) → x’ = - ω.A.sin(ωt + φ) → x” = - ω 2.A.cos(ωt + φ) thay x x” vào phương trình x” + ω.x = ta thấy - ω 2.A.cos(ωt + φ) + ω2.A.cos(ωt + φ) = = VP Tức x = A.cos(ωt + φ) nghiệm phương trình x” + ω.x = C4 Số hạng 0,5kx2 có đơn vị ≡ N.m ≡ J C5 Khi lắc chuyển động từ vị trí biên vị trí cân giảm, động tăng Khi lắc chuyển động từ vị trí cân vị trí biên động giảm, tăng Câu hỏi: Chu kì dao động lắc khoảng thời gian vật thực dao động toàn phần Tần số đại lượng nghịch đảo chu kì đơn vị (rad/s), đơn vị (s) Dao động điều hoà dao động có li độ biến đổi theo hàm cosin theo phương trình x = A.cos(ωt + φ) Phương trình dao động điều hồ x = Acos(ωt + φ) x: li độ A: biên độ φ: Là pha ban đầu Công thức động Công thức Khi lắc dao động điều hồ động tăng giảm ngược lại tổng chúng không đổi Bài tập: Chọn C Độ dài quỹ đạo chuyển động khoảng cách từ x = -A đến x = A tức hai lần biên độ a T = 0,5s ; b f = 2Hz ; c A = 18cm a Độ cứng k = 490N/m Vì vật vị trí cân ta có k.Δl = m.g b Chu kì lắc = 0,41 s 10 Chọn D Thế tính cơng thức với x = - 2cm = - 0,02m 11 Chọn B Khi lắc qua vị trí cân cực tiểu động cực đại nên vận tốc đạt cực đại vmax = A.ω = A Bài 3: Con lắc đơn C1 Ví dụ α = 100 = 0,1745 rad có sinα = 0,1736 tức sinα ≈ α C2 chu kỳ lắc đơn phụ thuộc vào chiều dài gia tốc trọng trường, không phụ thuộc vào khối lượng lắc C3 Khi lắc đơn chuyển động từ vị trí biên vị trí cân độ cao vật giảm → vật giảm, vật chuyển động nhanh dần → vận tốc vật tăng → động vật tăng Khi vật chuyển động từ vị trí cân lên vị trí biên độ cao vật tăng → giảm, vật chuyển động chậm dần → vận tốc giảm → động giảm Câu hỏi: Phần I, II SGK Thế năng: Wt = mgl(1 – cosα) Động năng: W đ = Cơ năng: W = + mgl(1 – cosα) = const Khi lắc dao động động tăng giảm ngược lại tổng chúng không đổi Bài tập: Chọn D Chọn D Vì chu kỳ dao động không phụ thuộc vào khối lượng Chọn C Áp dụng định luật bảo toàn Wđmax = W suy = mgl(1 – cosα0) →v= Ta có = 2,838 s, mặt khác t = T.n (n số dao động toàn phần)→ n = t/T = 105,5 a Chu kì dao động lắc = 2,007 s b Tốc độ cực đại lắc qua vị trí cân vmax = Khi lắc vị trí góc α W = = 3,13 m/s + mgl(1 – cosα) = mgl(1 – cosα0) →v= = 2,68 m/s Bài 4: Dao động tắt dần Dao động cưỡng C1 a Các lắc dao động cưỡng b Con lắc C dao động mạnh có chiều dài lắc D có chu kỳ dao động riêng nên cộng hưởng C2 a Vì tần số lực cưỡng gây chuyển động pittông xilanh máy nổ khác xa tần số riêng khung xe b Vì tần số lực đẩy tần số riêng đu C3 Dây đàn ghita lên đúng, tần số dao động tần số dao động phím đàn pianơ Sóng âm truyền từ phía đàn pianô tác động vào dây đàn ngoại lực có tần số tần số riêng đàn ghita, làm cho dây đàn ghita dao động mạnh, hất mẩu giấy khỏi dây đàn Câu hỏi: Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi dao động tắt dần Nguyên nhân lực ma sát làm tiêu hao lượng Dao động trì dao động cung cấp lượng phần lượng bị sau chu kì cho chu kì dao động riêng khơng thay đổi Dao động cưỡng dao động chịu tác dụng ngoại lực tuần hoàn Đặc điểm dao động cưỡng bức: - Biên độ không đổi, tần số dao động tần số ngoại lực - Biên độ dao động phụ thuộc vào biên lực cưỡng chênh lệch tần số lực cưỡng tần số riêng hệ dao động Hiện tượng biên độ dao động cưỡng tăng đến giá trị cực đại tần số lực cưỡng tần số dao động riêng gọi tượng cộng hưởng Điều kiện tần số dao động cưỡng tần số riêng hệ dao động Bài tập: Chọn B Vì tỉ lệ vớ bình phương biên độ dao động Chọn B Chu kì dao động lắc = 1,33 s Khi dao động lắc có biên độ lớn nhất, tức dao động cưỡng lắc xảy tượng cộng hưởng Vận tốc tàu v = l/T = 12,5/1,33 = 9,4 m/s = 33,84 km/h Ta thấy 33,84 km/h gần với 40 km/h nên chọn B Bài 5: Tổng hợp dao động điều hoà phương, tần số Phương pháp giản đồ vectơ C1 Dao động điều hoà x = 3cos(5t + π/3) cm biểu diễn mọt vectơ quay có độ dài đơn vị, hợp với trục 0x góc 600 Câu hỏi: Phần I SGK Phần II SGK a Hai dao động pha: A = A1 + A2 b Hai dao động ngược pha: A = |A1 - A2 | c Hai dao động vuông pha: A2 = A12 + A22 Bài tập: Chọn D Chọn B x = 2cos(t + ) - Có độ lớn hai đơn vị dài lên A = 2đvcd - Quay quanh O với tốc độ 1rad/s lên ω = rad/s - Khi t = ta có φ = 300 = rad Phương trình dao động tổng hợp: x = 2,3cos(5πt + 0,68π) (cm) Hướng dẫn: A2 = x21m + x22m + 2.x1m.x2m.cos(φ2 – φ1) = 5,25 → A = 2,29 2,3 cm tan φ = =- = - 1,5773 = 0,68π Bài 6: Thực hành: Khảo sát thực nghiệm định luật dao động lắc đơn Câu hỏi: Dự đoán: Chu kỳ dao động lắc đơn phụ thuộc vào đại lượng đặc trưng l, m, α Cần dùng thí nghiệm thay đổi đại lượng giữ nguyên đại lượng kiểm tra dự đoán Dự đoán: Chu kỳ dao động lắc đơn phụ thuộc vào nơi làm thí nghiệm Làm thí nghiệm với lắc có chiều dài khơng đổi nơi khác để kiểm chứng Không đo chu kỳ lắc đơn có chiều dài l < 10 cm kích thước cân đáng kể so với chiều dài này, kho tạo dao động với biên độ nhỏ chu kỳ T nhỏ khó đo Dùng lắc dài xác định gia tốc g cho kết xác Câu hỏi tập vận dụng, bám sát chuẩn kiến thức, kĩ 1.1 Phương trình tổng quát dao động điều hoà A x = Acotg(ωt + φ) B x = Atg(ωt + φ) C x = Acos(ωt + φ) D x = Acos(ωt2 + φ) 1.2 Trong phương trình dao động điều hồ x = Acos(ωt + φ), mét(m) thứ nguyên đại lượng A Biên độ A B Tần số góc ω C Pha dao động (ωt + φ) D Chu kỳ dao động T 1.3 Trong lựa chọn sau đây, lựa chọn khơng phải nghiệm phương trình x” + ω2x = 0? A x = Asin(ωt + φ) B x = Acos(ωt + φ) C x = A1sinωt + A2cosωt D x = Atsin(ωt + φ) 1.4 Trong dao động điều hoà, phát biểu sau không đúng? A Cứ sau khoảng thời gian T(chu kỳ) vật lại trở vị trí ban đầu B Cứ sau khoảng thời gian T vận tốc vật lại trở giá trị ban đầu C Cứ sau khoảng thời gian T gia tốc vật lại trở giá trị ban đầu D Cứ sau khoảng thời gian T biên độ vật lại trở giá trị ban đầu 1.5 Trong dao động điều hoà, phát biểu sau không đúng? A Vận tốc vật đạt giá trị cực đại vật chuyển động qua vị trí cân B Gia tốc vật đạt giá trị cực đại vật chuyển động qua vị trí cân C Vận tốc vật đạt giá trị cực tiểu vật hai vị trí biên D Gia tốc vật đạt giá trị cực tiểu vật chuyển động qua vị trí cân 1.6 Trong dao động điều hoà chất điểm, chất điểm đổi chiều chuyển động A lực tác dụng đổi chiều B lực tác dụng không C lực tác dụng có độ lớn cực đại D lực tác dụng có độ lớn cực tiểu 1.7 Trong dao động điều hoà A vận tốc biến đổi điều hoà pha so với li độ B vận tốc biến đổi điều hoà ngược pha so với li độ C vận tốc biến đổi điều hoà sớm pha π/2 so với li độ D vận tốc biến đổi điều hoà chậm pha π/2 so với li độ 1.8 Phát biểu sau không đúng? Cơ dao động tử điều hồ ln A tổng động thời điểm B động thời điểm ban đầu C vị trí li độ cực đại D động vị trí cân 1.9 Một vật dao động điều hoà theo phương trình x = 6cos(4πt)cm, biên độ dao động vật : A A = 4cm B A = 6cm C A = 4m D A = 6m 1.10 Một chất điểm dao động điều hoà theo phương trình x = 5cos(2πt)cm, chu kỳ dao động chất điểm A T = 1s B T = 2s C T = 0,5s D T = 1Hz 1.11 Phát biểu sau động dao động điều hồ khơng đúng? A Động biến đổi điều hoà chu kỳ B Động biến đổi điều hoà chu kỳ với vận tốc C Thế biến đổi điều hoà với tần số gấp lần tần số li độ D Tổng động không phụ thuộc vào thời gian 1.12 Phát biểu sau mối quan hệ li độ, vận tốc, gia tốc đúng? A Trong dao động điều hoà vận tốc li độ chiều B Trong dao động điều hồ vận tốc gia tốc ln ngược chiều C Trong dao động điều hoà gia tốc li độ ngược chiều D Trong dao động điều hồ gia tốc li độ ln chiều 1.13 Phát biểu sau động dao động điều hồ khơng đúng? A Động đạt giá trị cực đại vật chuyển động qua VTCB B Động đạt giá trị cực tiểu vật hai vị trí biên C Thế đạt giá trị cực đại gia tốc vật đạt giá trị cực tiểu D Thế đạt giá trị cực tiểu gia tốc vật đạt giá trị cực tiểu 1.14 Động dao động điều hoà A biến đổi theo thời gian dạng hàm số sin B biến đổi tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T/2 C biến đổi tuần hồn với chu kỳ T D khơng biến đổi theo thời gian 15 Con lắc lò xo dao động điều hoà, tăng khối lượng vật lên lần tần số dao động vật A tăng lên lần B giảm lần C tăng lên lần D giảm lần 1.16 Phát biểu sau không đúng? A Tần số dao động cưỡng tần số dao động riêng B Tần số dao động cưỡng tần số lực cưỡng C Chu kỳ dao động cưỡng không chu kỳ dao động riêng D Chu kỳ dao động cưỡng chu kỳ lực cưỡng 1.17 Nhận xét sau biên độ dao động tổng hợp không đúng? Dao động tổng hợp hai dao động điều hoà phương, tần số A có biên độ phụ thuộc vào biên độ dao động hợp thành thứ B có biên độ phụ thuộc vào biên độ dao động hợp thành thứ hai C có biên độ phụ thuộc vào tần số chung hai dao động hợp thành D có biên độ phụ thuộc vào độ lệch pha hai dao động hợp thành 1.18 Nhận xét sau không đúng? A Dao động tắt dần nhanh lực cản môi trường lớn B Dao động trì có chu kỳ chu kỳ dao động riêng lắc C Dao động cưỡng có tần số tần số lực cưỡng D Biên độ dao động cưỡng không phụ thuộc vào tần số lực cưỡng 1.19 Nguyên nhân gây dao động tắt dần lắc đơn dao động khơng khí A trọng lực tác dụng lên vật B lực căng dây treo C lực cản môi trường D dây treo có khối lượng đáng kể 1.20 Phát biểu sau không đúng? A Điều kiện để xảy tượng cộng hưởng tần số góc lực cưỡng tần số góc dao động riêng B Điều kiện để xảy tượng cộng hưởng tần số lực cưỡng tần số dao động riêng C Điều kiện để xảy tượng cộng hưởng chu kỳ lực cưỡng chu kỳ dao động riêng D Điều kiện để xảy tượng cộng hưởng biên độ lực cưỡng biên độ dao động riêng 1.21* Một chất điểm khối lượng m = 100g, dao động điều điều hồ dọc theo trục Ox với phương trình x = 4cos(2t)cm Cơ dao động điều hoà chất điểm A E = 3200J B E = 3,2J C E = 0,32J D E = 0,32mJ 1.22 Một chất điểm dao động điều hoà theo phương trình x = 4.cos10πt (cm,s) a Hãy xác định biên độ, tần số góc, tần số, chu kì dao động b Tính li độ chất điểm pha dao động 300 1.23 Một chất điểm dao động điều hồ theo phương trình x = 5.cos(πt + π/2) (cm,s) Hãy xác định li độ, vận tốc, gia tốc chất điểm thời điểm t = s 1.24 Một chất điểm dao động điều hoà dọc theo trục Ox với chu kì T = s, chất điểm vạch quỹ đạo có độ dài S = 12 cm a Hãy viết phương trình dao động chất điểm, chọn gốc thời gian lúc chất điểm chuyển động qua vịt trí cân theo chiều dương b Chất điểm chuyển động qua vị trí x = cm vào thời điểm nào? c Xác định vận tốc gia tốc chất điểm chất điểm chuyển động qua vị trí có li độ x = cm 1.25* Một lắc lò xo dọc gồm lị xo có độ cứng k = 100 N/m, vật m = 100g, dao động theo phương thẳng đứng Lấy g = 10 m/s 2, bỏ qua ma sát Đưa vật đến vị trí lị xo không bị biến dạng thả nhẹ a Viết phương trình dao động lắc, chọn gốc thời gian lúc thả vật b Tìm lực đàn hồi cực đại, cực tiểu lò xo tác dụng lên vật nặng 1.26 Một lắc lò xo gồm vật m = 100g lị xo có độ cứng k, dao động điều hoà, khoảng thời gian 30 s thực 20 lần dao động tồn phần a Hãy xác định độ cứng lò xo b Nếu thay vật m nói vật m1 = 200 g chu kì dao động m1 bao nhiêu? c Hãy trình bày cách xác định khối lượng vật lắc lò xo 1.27* Một lắc lị xo gồm lị xo có độ cứng k = 40 N/m vật m = 100g Người ta kéo lắc lệch khỏi vị trí cân đoạn cm thả nhẹ a Xác định vận tốc cực đại vật m b Tính dao động lắc c Xác định khoảng thời gian ngắn để vật m chuyển động từ vị trí cân đến vị trí có li độ cm 1.28* Khi gắn vật m1 vào lị xo k lắc dao động với chu kì T = 0,8 s Khi gắn vật m2 vào lị xo k nói lắc dao động với chu kì T = 0,6 s Hỏi gắn đồng thời m1 m2 vào lò xo k lắc dao động với chu kì bao nhiêu? 1.29 Con lắc đơn Hà Nội dao động với chu kì s Hãy tính a Chiều dài lắc b Chu kì lắc Thành phố Hồ Chí Minh Biết gia tốc trọng trường Hà Nội 9,7926 m/s Thành phố Hồ Chí Minh 9,7867 m/s2 1.30 Hãy trình bày cách đo gia tốc trọng trường điểm mặt đất lắc đơn 1.31 Hãy xác định lắc đơn dài l = m, dao động điều hoà nơi có gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2 Biên độ góc α0 = 40, khối lượng vật m = 100 g 1.32* Một người xách xô nước đường, bước 50 cm Chu kì dao động riêng nước xơ s Người với vận tốc nước xơ bị sóng sánh mạnh 1.33* Tìm phương trình dao động tổng hợp hai dao động điều hoà sau: x = 3cos(10πt) cm x1 = 4sin(10πt) cm phương pháp giản đồ vectơ quay Không dùng phương pháp giản đồ vectơ quay xác định phương trình dao động tổng hợp hay khơng? Nếu có trình bày phương pháp Câu hỏi tập ơn tập chương I 1.34 Phát biểu sau với lắc đơn dao động điều hồ khơng đúng? A Động tỉ lệ với bình phương tốc độ góc vật B Thế tỉ lệ với bình phương tốc độ góc vật C Thế tỉ lệ với bình phương li độ góc vật D Cơ khơng đổi theo thời gian tỉ lệ với bình phương biên độ góc 1.35 Trong dao động điều hồ A gia tốc biến đổi điều hoà pha so với vận tốc B gia tốc biến đổi điều hoà ngược pha so với vận tốc C gia tốc biến đổi điều hoà sớm pha π/2 so với vận tốc D gia tốc biến đổi điều hoà chậm pha π/2 so với vận tốc b Viết biểu thức điểm M nằm đường trung trực S 1S2 cách S1 khoảng cm ... trường, không phụ thuộc vào khối lượng lắc C3 Khi lắc đơn chuyển động từ vị trí biên vị trí cân độ cao vật giảm → vật giảm, vật chuyển động nhanh dần → vận tốc vật tăng → động vật tăng Khi vật chuyển... biên độ vật lại trở giá trị ban đầu 1.5 Trong dao động điều hoà, phát biểu sau không đúng? A Vận tốc vật đạt giá trị cực đại vật chuyển động qua vị trí cân B Gia tốc vật đạt giá trị cực đại vật chuyển... thả không vận tốc ban đầu Lấy g = 10 m/s2 a Chứng minh vật m dao động điều hồ, xác định chu kì dao động vật b Viết phương trình dao động vật, chọn trục toạ độ 0x có gốc trùng vị trí cân vật, hướng