Dao động chủ đề 4 năng lượng trong dao động điều hòa

CHUYÊN ĐỀ 1: DAO ĐỘNG CHỦ ĐỀ 4: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HỊA (File Giáo viên) I Tóm tắt lý thuyết Động – Thế – Cơ 2 Cơ lắc đơn lắc lò xo .2 II Bài tập ôn lý thuyết A BÀI TẬP TỰ ĐIỀN KHUYẾT B BÀI TẬP NỐI CÂU C BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM III Bài tập phân dạng 10 DẠNG Bài tập áp dụng công thức .10 DẠNG Bài toán sử dụng đồ thị 29 I Tóm tắt lý thuyết Động – Thế – Cơ Công thức Động Thế Cơ Wđ  mv 2  m A2 sin (t   )  m A2 [1  cos2 (t   )] = m ( A2  x ) Wt  m x 2 W Wđ  Wt  m A2 Hình 5.2 Sự biến thiên Wt theo li độ x  đường Parabol có bề lõm hướng lên Hình 5.4 Cơ khơng biến thiên  đường thẳng song song với trục Ot  Trong chu kì có lần Wđ = Wt Đồ thị Hình 5.1 Sự biến thiên động Wđ theo li độ x  đường Parabol có bề lõm hướng xuống + Khi vật từ VTCB đến + Khi vật từ VTCB đến VT biên: Động từ cực VT biên: Thế từ Sự đại giảm đến tăng đến giá trị cực đại chuyể + Khi vật từ VT biên + Khi vật từ VT biên n hóa đến VTCB: Động từ đến VTCB: Thế từ tăng đến giá trị cực đại cực đại giảm đến lượng 1 Wđ max  m A2 Wt max Wđ max  m A2 2 Chu kì biến đổi động nửa chu Chu kì kì dao động vật: TNL = T/2; fNL = 2f; NL = 2 Trong dao động điều hịa, có chuyển hóa qua lại động vật Còn bảo tồn Khoảng thời gian hai lần Wđ = Wt: t = T/4 Cơ lắc đơn lắc lò xo Con lắc lò xo Con lắc đơn Cấu tạo Wt mgl (1  cos  ) Ta có: Thế Tần số góc chu kì Wt  kx 2 (Với k độ cứng lò xo) ω= √ W Wđ  Wt Cơ √ 1  mv  kx 2 1  m A2  kA2 2 = số 2 s  l Khi đó: , với s2 g Wt mgl  m s 2l l Suy ra: Wt mgl ω= k m α , α α sin ≈ 2 ( α tính theo rad) với α nhỏ k m T =2 π  ( 1−cos α )=2 sin √ g l T =2 π  mω A W= √ l g = số II Bài tập ôn lý thuyết A BÀI TẬP TỰ ĐIỀN KHUYẾT Câu 1: Điền khuyết từ khóa thích hợp vào chỗ trống: a Đồ thị biến thiên động theo li độ x đường ………… có bề lõm …………… b Đồ thị cho thấy, vật từ vị trí cân tới vị trí biên động vật …………………… c Khi từ ………………………… động vật tăng từ đến giá trị cực đại d Đồ thị biến thiên theo li độ x đường parabol có bề lõm ………… e Thế lắc đơn năng…………… Chọn mốc vị trí cân lắc li độ góc α là: ………………………… Lời giải: a Parabol - hướng xuống b từ cực đại giảm đến c vị trí biên vị trí cân d hướng lên e trọng trường - W t =mgl(1−cos α ) B BÀI TẬP NỐI CÂU Câu Hãy nối khái niệm tương ứng cột A với công thức tương ứng cột B CỘT A CỘT B Cơ Chu kỳ lắc đơn kx Thế mv mω2 A 2 Tần số góc lắc lị xo Chu kỳ lắc lị xo 2π √ m k Động 2π √ l g √ Lời giải: - c; - e; - a; - f; - d; – b k m C BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM NHẬN BIẾT Câu 1: Trong dao động điều hoà lắc lị xo, bằng: A Tổng động vật qua vị trí B Thế vật nặng qua vị trí cân C Động vật nặng qua vị trí biên D Cả A, B, C Câu 2: Một lắc lò xo dao động điều hồ, tồn phần có giá trị W thì: A Tại vị trí biên dao động: động W B Tại vị trí cân bằng: động W C Tại vị trí bất kì: lớn W D Tại vị trí bất kì: động lớn W Câu 3: Cơ vật dao động điều hòa A tăng gấp biên độ dao động vật tăng gấp đơi B biến thiên tuần hồn theo thời gian với chu kỳ chu kỳ dao động vật C biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ nửa chu kỳ dao động vật D động vật vật tới vị trí cân Câu 4: Một chất điểm có khối lượng m dao động điều hòa Khi chất điểm có vận tốc v động là: A mv2 B m v2 C vm2 D v m2 Câu 5: Đối với chất điểm dao động điều hịa với chu kì T thì: A Động biến thiên tuần hồn theo thời gian khơng điều hịa B Động biến thiên tuần hồn theo thời gian với chu kì T C Động biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì T/2 D Động biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì 2T Câu 6: Một lắc lị xo gồm vật nhỏ lị xo nhẹ có độ cứng k, dao động điều hòa Mốc VTCB Biểu thức lắc li độ x là: A 2kx k x2 B C kx D 2kx Câu 7: Cơ chất điểm dao động điều hoà tỷ lệ thuận với A bình phương biên độ dao động B li độ dao động C biên độ dao động D chu kỳ dao động Câu 8: Chọn câu sai: Năng lượng vật dao động điều hòa: A Luôn số B Bằng động vật qua vị trí cân C Bằng vật qua vị trí cân biên D Biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì T Câu 9: Điều sau nói động vật dđđh: A Động vật tăng giảm vật từ VTCB đến vị trí biên B Động khơng cực đại vật VTCB C Động giảm, tăng vật từ VTCB đến vị trí biên D Động giảm, tăng vật từ vị trí biên đến VTCB Câu 10: Chọn phát biểu sai nói lượng dao động điều hòa lắc lò xo A Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động B Cơ tỉ lệ với bình phương tần số dao động C Cơ hàm số sin theo thời gian với tần số tần số dao động D Có chuyển hóa qua lại động ln bảo tồn Câu 11: Một lắc đơn dao động điều hồ từ vị trí biên độ cực đại đến vị trí cân có: A tăng dần B động tăng dần C vận tốc giảm dần D vận tốc không đổi Câu 12: Năng lượng dao động điều hoà lắc đơn A Bằng động vật vật qua vị trí cân C Ln khơng đổi B Bằng vật vật biên D Cả điều Câu 13: Trong dao động điều hoà lắc đơn, : A Động vật qua vị trí cân B Tổng động vật qua vị trí C Thế vật qua vị trí biên D Cả A, B C Câu 14: Một vật dao động điều hịa theo thời gian có phương trình x= A cos (¿ ωt +φ)¿ động dao động điều hòa với tần số: A ω '=ω B ω '=2 ω C ω '= ω D ω '=4 ω Câu 15: Kết luận sau sai nói chuyển động điều hồ chất điểm? A Giá trị vận tốc tỉ lệ thuận với li độ B Giá trị tỷ lệ thuận với bình phương li độ C Biên độ dao động đại lượng không đổi D Động đại lượng biến đổi Câu 16: Một vật nhỏ khối lượng m dao động điều hòa trục Ox theo phương trình x = Acosωt Động vật thời điểm t A Wđ = 2mω2A2sin2ωt B Wđ = ½mω2A2sin2ωt C Wđ = mω2A2sin2ωt D Wđ = ½mω2A2cos2ωt Câu 17: Một lắc lị xo gồm lị xo khối lượng khơng đáng kể, độ cứng k, đầu cố định đầu gắn với viên bi nhỏ khối lượng m Con lắc dao động điều hịa có năng: A tỉ lệ nghịch với khối lượng m viên bi B tỉ lệ với bình phương biên độ dao động C tỉ lệ với bình phương chu kì dao động D tỉ lệ nghịch với độ cứng k lị xo Câu 18: Khi nói dao động điều hoà chất điểm, phát biểu sau sai? A Khi động chất điểm giảm tăng B Biên độ dao động chất điểm khơng đổi q trình dao động C Độ lớn vận tốc chất điểm tỉ lệ thuận với độ lớn li độ D Cơ chất điểm bảo toàn Câu 19: Chọn phát biểu sai nói lượng dao động điều hoà: A Tổng lượng đại lượng tỉ lệ với bình phương biên độ B Tổng lượng đại lượng biến thiên theo li độ C Động đại lượng biến thiên tuần hồn D Trong q trình dao động diễn tượng : động tăng giảm ngược lại Câu 20: Một vật dao động điều hòa theo trục cố định (mốc vị trí cân bằng) thì: A động vật cực đại gia tốc vật có độ lớn cực đại B vật từ vị trí cân biên, vận tốc gia tốc vật dấu C vị trí cân bằng, vật D vật cực đại vật vị trí biên Câu 21: Chọn câu đúng: A Năng lượng dao động điều hòa biến thiên theo thời gian B Năng lượng dao động điều hòa hệ “quả cầu + lò xo” động cầu qua vị trí cân C Năng lượng dao động điều hòa phụ thuộc đặc điểm hệ D Khi biên độ vật dao động điều hịa tăng gấp đơi lượng hệ giảm nửa Câu 22: Một lắc lị xo dao động điều hồ với phương trình x = Acosωt có E Động vật thời điểm t A Eđ = E/2cosωt B Eđ = E/4sinωt C Eđ = Esin2ωt D Eđ = Ecos2ωt Câu 23: Phát biểu sai nói dđđh? A Gia tốc chất điểm dđđh sớm pha li độ góc π/2 B Vận tốc chất điểm dđđh trễ pha gia tốc góc π/2 C Khi chất điểm chuyển động từ VTCB biên chất điểm tăng D Khi chất điểm chuyển động VTCB động chất điểm tăng Câu 24: Một vật nhỏ dđđh trục Ox Khi từ VT biên VTCB A độ lớn vận tốc chất điểm giảm B động chất điểm giảm C độ lớn gia tốc chất điểm giảm D độ lớn li độ chất điểm tăng Câu 25: Trong dđđh vật, tập hợp sau gồm đại lượng không đổi theo thời gian? A Biên độ, gia tốc B Vận tốc, li độ C gia tốc, pha dao động D Chu kì, Câu 26: Cơng thức tính tần số góc cllx ω= √ m k ω= √ k m A B C Câu 27: Cơng thức tính tần số dao động cllx ω= k 2π m √ D ω= m 2π k √ f =2 π √ m k f =2 π √ m k T=2π √ g l T= √ k m f= k 2π m √ k m T= k 2π m A B C Câu 28: Cơng thức tính chu kỳ dao động cllx T =2 π √ √ D f= m 2π k T= m 2π k √ √ A B C D Câu 29: Chu kỳ dđđh cllx phụ thuộc vào A biên độ dao động B cấu tạo lắc C cách kích thích dao động D pha ban đầu lắc Câu 30: Một cllx dđđh có A chu kỳ tỉ lệ với khối lượng vật B chu kỳ tỉ lệ với bậc hai khối lượng vật C chu kỳ tỉ lệ với độ cứng lò xo D chu kỳ tỉ lệ với bậc độ cứng lò xo Câu 31: Chu kỳ dao động clđ phụ thuộc vào A biên độ dao động chiều dài dây treo B chiều dài dây treo gia tốc trọng trường nơi treo lắc C gia tốc trọng trường biên độ dao động D chiều dài dây treo, gia tốc trọng trường biên độ dao động Câu 32: Một clđ chiều dài ℓ dđđh nơi có gia tốc trọng trường với biên độ góc nhỏ Chu kỳ dao động T =2 π √ g l T= l 2π g T =2 π f= g 2π l f =2 π √ √ l g √ l g A B C D Câu 33: Một clđ chiều dài ℓ dđđh nơi có gia tốc trọng trường g với biên độ góc nhỏ Tần số dao động f= l 2π g √ f =2 π √ g l √ A B C D Câu 34: Tại nơi, chu kỳ dđđh clđ tỉ lệ thuận với A gia tốc trọng trường B bậc hai gia tốc trọng trường C chiều dài lắc D bậc hai chiều dài lắc THÔNG HIỂU Câu 35: Một lắc lò xo gồm vật nhỏ lò xo nhẹ, dao động điều hòa mặt phẳng nằm ngang Động lắc đạt giá trị cực tiểu khi: A lị xo khơng biến dạng B Vật có vận tốc cực đại C Vật qua VTCB D Lò xo có chiều dài cực đại Câu 36: Trong dao động điều hoà động giảm lần so với động cực đại thì: A vị trí cân tăng hai lần B li độ dao động tăng lần C vận tốc dao động giảm √ lần D Gia tốc dao động tăng lần Câu 37: Con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương thẳng đứng thang máy đứng yên, thang máy lên nhanh dần đều, đại lượng vật lý không thay đổi: A VTCB B Chu kì C Cơ D Biên độ Câu 38: Một lắc đơn thả không vận tốc ban đầu từ biên độ góc 0 Cơ lắc là: A W= mgl (1−cosα ) W= mgl (cos α ) B W=mgl(1−cosα ) C D W=mgl(1+cos α ) Câu 39: Trong dao động điều hoà lắc đơn xác định theo biên độ góc 0, khối lượng m vật nặng, chiều dài l sợi dây là: B E = mgl.02 C E = mg.02 mg D E = 2l 02 A E = mgl02 Câu 40: Một cllx dđđh với tần số 2f1 Động lắc biến thiên tuần hoàn theo thời gian với tần số f2 A 2f1 B f1/2 C f1 D f1 Câu 41: Một cllx dđđh, không thay đổi cấu tạo lắc, khơng thay đổi cách kích thích dao động thay đổi cách chọn gốc thời gian A biên độ, chu kỳ, pha dao động không thay đổi B biên độ chu kỳ không đổi; pha thay đổi C biên độ chu kỳ thay đổi; pha không đổi D biên độ pha thay đổi, chu kỳ không đổi Câu 42:Cho vật dao động điều hòa với biên độ A dọc theo trục Ox quanh gốc tọa độ O Một đại lượng Y vật phụ thuộc vào li độ x vật theo đồ thị có dạng phần đường pa-ra-bơn hình vẽ bên Y đại lượng số đại lượng sau? A Vận tốc vật C Động vật B Thế vật D Gia tốc vật Câu 43:Đồ thị biểu diễn biến thiên đại lượng z theo đại lượng y dao động điều hòa lắc đơn Khi li dộ lắc x, vận tốc v, Et động Ed Đại lượng z, y là: A z = Et , y = Eđ C z = Et , y = x B z = Eđ , y = v² D z = Et , y = x² Câu 44:Một vật dao động điều hòa, đồ thị biểu diễn mối quan hệ W động W đ có dạng đường nào? A Đường IV C Đường III B Đường I D Đường II Câu 45:Một vật dao động điều hòa dọc theo trục Ox xung quanh vị trí cân O Đồ thị biểu diễn thay đổi theo thời gian đại lượng Y dao động vật có dạng hình vẽ Hỏi Y đại lượng nào? A Gia tốc vật C Cơ vật B Thế vật D Vận tốc vật Câu 46:Khi thực hành khảo sát thực nghiệm định luật dao động lắc đơn, hoc sinh tiến hành thí nghiệm, kết đo học sinh biểu diễn đồ thị hình vẽ bên Nhưng sơ suất nên em học sinh quên ghi ký hiệu đại lượng trục tọa độ Oxy Dựa vào đồ thị ta kết luận trục Ox Oy tương ứng biểu diễn cho: A Chiều dài lắc, bình phương chu kỳ dao động B Chiều dài lắc, chu kỳ dao động C Khối lượng lắc, bình phương chu kỳ dao động D Khối lượng lắc, chu kỳ dao động III Bài tập phân dạng DẠNG Bài tập áp dụng công thức A PHƯƠNG PHÁP GIẢI Khi Wđ = n.Wt: W = Wđ + Wt = nWt + Wt = (n + 1)Wt v 1 A  m A2 (n  1) m x  x   max 2 n 1  n 1 n n v vmax n  n 1 Lưu ý: Khoảng thời gian hai lần Wđ = Wt (x = ±A/√ 2): t = T/4 Động vị trí đặc biệt: v  A  Wd 0 Wt max A A A  2 Wd  Wt  A O A Wd max Wd Wt Wd 3Wt Bài toán lmax lmin lò xo: Wt 0 A 2 A Wd Wt Wd 3Wt Wd  Wt A Wd 0 Wt max