40 chuyên đề vật lý ôn thi đại học năm 2015

Một vật dao động điều hoà, khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp vật qua vị trí cân bằng là 0,5s; quãng đường vật đi được trong 2s là 32cm.. Một vật dao động điều hoà, khoảng thời gian

Trang 1

40 chuyên đề vật lí ôn thi đại 2015 – Nguyễn Hồng Khánh Bản nâng cấp từ 2014 lên 2015

Mục lục .Trang

CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ

3 BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 3

BÀI TẬP THỰC HÀNH 4

BÀI 2: BÀI TOÁN VIẾT PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 8

BÀI 3: ỨNG DỤNG VÒNG LƯỢNG GIÁC 13

TRONG GIẢI TOÁN DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA PHẦN 1 13

BÀI 4: ỨNG DỤNG VÒNG LƯỢNG GIÁC 17

TRONG GIẢI TOÁN DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - P2 17

BÀI 5 ỨNG DỤNG VÒNG TRÒN LƯỢNG GIÁC 22

TRONG GIẢI TOÁN DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA PHẦN 3 22

BÀI 6: CON LẮC LÒ XO 26

BÀI 7: CẮT - GHÉP LÒ XO 30

BÀI 8: CHIỀU DÀI LÒ XO - LỰC ĐÀN HỒI, PHỤC HỒI 33

BÀI 9: NĂNG LƯỢNG CON LẮC LÒ XO 39

BÀI 10: CON LẮC ĐƠN 43

BÀI 11: NĂNG LƯỢNG CON LẮC ĐƠN 48

BÀI 12: SỰ THAY ĐỔI CHU KÌ CỦA CON LẮC ĐƠN 53

BÀI 13 TỔNG HỢP DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 58

BÀI 14: LÝ THUYẾT CÁC LOẠI DAO ĐỘNG – PHẦN I 65

BÀI 15: LÝ THUYẾT CÁC LOẠI DAO ĐỘNG – PHẦN 2 70

BÀI 16: BÀI TOÁN VA CHẠM HỆ VẬT 76

CHƯƠNG II: SÓNG CƠ HỌC

80 BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG SÓNG CƠ HỌC (Phần 1) 80

BÀI 2: ĐẠI CƯƠNG SÓNG CƠ HỌC (Phần 2) 84

BÀI 3: GIAO THOA SÓNG CƠ (Phần 1) 89

BÀI 6: SÓNG DỪNG (Phần 1) 106

BÀI 7: SÓNG DỪNG (Phần 2) 111

BÀI 8: SÓNG ÂM 116

CHƯƠNG III: DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

122 BÀI 1: MẠCH DAO ĐỘNG LC 122

Word hóa: Trần Văn Hậu (0978.919.804) tranvanhauspli25gvkg@gmail.com - THPT U Minh Thượng -KG Trang 1

Trang 2

-40 chuyên đề vật lí ôn thi đại 2015 – Nguyễn Hồng Khánh Bản nâng cấp từ 2014 lên 2015

BÀI 2: NĂNG LƯỢNG MẠCH LC (phần 1) 127

BÀI 3: NĂNG LƯỢNG MẠCH LC (phần 2) 132

BÀI 4: SÓNG ĐIỆN TỪ VÀ TRUYỀN THÔNG BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN 136

CHƯƠNG IV: DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

143 BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU 143

BÀI 2: MẠCH ĐIỆN CHỈ CÓ 1 PHẦN TỬ 146

BÀI 3: MẠCH ĐIỆN RLC NỐI TIẾP – PHẦN 1 152

BÀI 4: MẠCH ĐIỆN RLC NỐI TIẾP – PHẦN 2 158

BÀI 5: CÔNG SUẤT VÀ CỰC TRỊ CÔNG SUẤT 163

BÀI 6: HIỆU ĐIỆN THẾ VÀ CỰC TRỊ HIỆU ĐIỆN THẾ 170

BÀI 7: PHƯƠNG PHÁP GIẢN ĐỒ VEC TƠ 179

BÀI 8: MÁY PHÁT ĐIỆN - ĐỘNG CƠ ĐIỆN 186

BÀI 9: MÁY BIẾN ÁP 192

BÀI 10 - TRUYỀN TẢI ĐIỆN 197

CHƯƠNG V: SÓNG ÁNH SÁNG

202 BÀI 1: HIỆN TƯỢNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG 202

BÀI 2: LĂNG KÍNH - HIỆN TƯỢNG PHẢN XẠ - KHÚC XẠ 213

BÀI 3: GIAO THOA SÓNG ÁNH SÁNG - PHẦN 1 218

BÀI 4: GIAO THOA SÓNG ÁNH SÁNG - PHẦN 2 224

CHƯƠNG VI: LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG .

231 BÀI 1: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI - PHẦN 1 231

BÀI 2: HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN NGOÀI - PHẦN 2 237

BÀI 3: TIA X 243

BÀI 4: MẪU NGUYÊN TỬ BOR - QUANG PHỔ HIDRO 245

BÀI 5: HIỆN TƯỢNG QUANG - PHÁT QUANG; TIA LAZE 250

CHƯƠNG VII: VẬT LÝ HẠT NHÂN

256 BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VẬT LÝ HẠT NHÂN 256

BÀI 2: PHÓNG XẠ 261

BÀI 3: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN 269

BÀI 4: PHẢN ỨNG NHIỆT HẠCH - PHÂN HẠCH 275

Trang 3

CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG CƠ BÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

1 KHÁI NIỆM DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA.

Dao động là chuyển động có giới hạn trong không gian lặp đi lặp lại quanh một ví cân bằng

Dao động tuần hoàn là dao động có trạng thái lặp lại như cũ sau khoảng thời gian bằng nhau

Dao động điều hòa là là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian

2 PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

là nghiệm của phương trình vi phân: x’’ + ω2x = 0

Có dạng như sau: x= Acos(ωt+ϕ)

Trong đó:

x: Li độ (cm), li độ là độ dời của vật so với vị trí cân bằng

A: Biên độ (cm) (li độ cực đại)

ω: vận tốc góc(rad/s)

ωt + ϕ: Pha dao động (rad/s)

ϕ: Pha ban đầu (rad)

ω, A là những hằng số dương; ϕ phụ thuộc vào cách chọn gốc thời gian, gốc tọa độ

(vmax khi vật qua VTCB theo chiều dương; vmin khi vật qua VTCB theo chiều âm

Nhận xét: Trong dao động điều hoà vận tốc sớm pha hơn li độ một góc

2 max

.A

a

A

a

(Gia tốc cực đại tại biên âm, cực tiểu tại biên dương)

Nhận xét: Trong dao động điều hoà gia tốc sớm pha hơn vận tốc góc và nguợc pha với li độ.

π

2

(s) Trong đó (t là thời gian (s); N là số dao động)

“Chu kỳ là thời gian để vật thực hiện được một dao động hoặc thời gian ngắn nhất để trạng thái dao động lặp lại như cũ.”

“Tần số là số dao động vật thực hiện được trong một giây (số chu kỳ vật thực hiện trong một giây).”

5 CÔNG THỨC ĐỘC LẬP THỜI GIAN:

+ x = Acos(ωt + ϕ)  cos2(ωt+ ϕ) =

2A

vA

=

)II(1v

vA

x

)(

vxA

2

max 2

2

2 2 2

Trang 4

ω

−

=

−ω

±

=

2 2

2

2 2

xAv

vAx

xAv

Lấy (2) + (3) ta có: A2 =

2 4

v a

=

)IV(1a

av

v

)III(vaA

2 2

- Một chu kỳ dao động vật đi được quãng đuờng là S = 4A

- Chiều dài quỹ đạo chuyển động của vật là L = 2A

- Vận tốc đổi chiều tại vị trí biên, đạt cực đại tại cân bằng theo chiều dương, cực tiểu tại cân bằngtheo chiều âm

- Gia tốc đổi và luôn hướng về vị trí cân bằng Gia tốc cực đại vị trí biên âm, cực tiểu tại vị trí biêndương

BÀI TẬP THỰC HÀNH Câu 1 Tìm phát biểu đúng về dao động điều hòa?

A Trong quá trình dao động của vật gia tốc luôn cùng pha với li độ

B Trong quá trình dao động của vật gia tốc luôn ngược pha với vận tốc

C Trong quá trình dao động của vật gia tốc luôn cùng pha với vận tốc

a = 0

Trang 5

Câu 3 Trong dao động điều hoà, vận tốc biến đổi điều hoà

Câu 4 Biết pha ban đầu của một vật dao động điều hòa, ta xác định được:

Câu 5 Dao động điều hoà là

A Chuyển động có giới hạn được lặp đi lặp lại nhiều lần quanh một vị trí cân bằng

B Dao động mà trạng thái chuyển động của vật được lặp lại như cũ sau những khoảng thời gianbằng nhau

C Dao động điều hoà là dao động được mô tả bằng định luật hình sin hoặc cosin

D Dao động tuân theo định luật hình tan hoặc cotan

Câu 6 Trong dao động điều hoà, gia tốc biến đổi

Câu 7 Vận tốc của vật dao động điều hoà có độ lớn cực đại khi

A Vật ở vị trí có pha dao động cực đại B Vật ở vị trí có li độ cực đại

Câu 8 Một vật dao động điều hoà khi đi qua vị trí cân bằng:

A Dao động của vật là điều hòa với tần số góc ω = 2,19 rad/s

B Dao động của vật là điều hòa với tần số góc ω = 1,265 rad/s

C Dao động của vật là tuần hoàn với tần số góc ω = 1,265 rad/s

D Dao động của vật là điều hòa với tần số góc ω = 2 2 rad/s

Câu 10 Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 10cos(3πt +

4

π

) cm Tại thời điểm t = 1s thì li

độ của vật là bao nhiêu?

Câu 13 Một chất điểm dao động điều hoà theo phương trình: x = 3cos(πt + ) cm, pha dao động của

chất điểm tại thời điểm t = 1s là

Câu 14 Một vật dao động điều hòa có phương trình dao động x = 5cos(2πt + ) cm Xác định gia tốccủa vật khi x = 3 cm

Trang 6

20

1

Câu 17 Vật dao động điều hòa với phương trình: x = 20cos(2πt - π/2) (cm) Gia tốc của vật tại thờiđiểm t =

Câu 20 Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 5 (cm) , trong các giá trị li độ sau, giá trị nào có thể

là li độ của dao động trên?

Câu 21 Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6sin(ωt + π/2) (cm) Hãy xác định pha banđầu của dao động?

Câu 22 Một vật dao động điều hoà, khi vật có li độ x1=4cm thì vận tốc v 1 = -40π cm/s; khi vật có li độ

x2 = 4 3 cm thì vận tốc v2 = 40π cm/s Độ lớn tốc độ góc?

Câu 23 Một vật dao động điều hoà, khi vật có li độ x1=4 cm thì vận tốc v 1 =-40π cm/s; khi vật có li độ

x 2 =4cm thì vận tốc v 2 =40π cm/s Chu kỳ dao động của vật là?

Câu 24 Một vật dao động điều hoà, tại thời điểm t1 thì vật có li độ x1 = 2,5 cm, tốc độ v1 = 50cm/s Tạithời điểm t2 thì vật có độ lớn li độ là x2 = 2,5cm thì tốc độ là v2 = 50 cm/s Hãy xác định độ lớn biên độA

Trang 7

Trang 8

BÀI 2: BÀI TOÁN VIẾT PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

I BÀI TOÁN VIẾT PHƯƠNG TRÌNH DAO ĐỘNG

Bước 1: Phương trình dao động có dạng x = Acos(ωt + ϕ)

Bước 2: Giải A, ω, ϕ

2 4

2 2

2 2 max

2 max 2

max

xa

va

v4

S2

L

ω

+ω

=ω+

=

=ω

=

Trong đó:

- l là chiều dài quỹ đạo của dao động

- S là quãng đường vật đi được trong một chu kỳ

2 max

max max

max2

x A

v v

a A

v A

Đồ thị của li độ theo thời gian

đồ thị x - t

Aω

t-Aω

Đồ thị của gia tốc theo li độ

Đồ thị a - x

Trang 9

BÀI TẬP THỰC HÀNH Câu 1 Vật dao động trên quỹ đạo dài 8 cm, tần số dao động của vật là f = 10 Hz Xác định phươngtrình dao động của vật biết rằng tại t = 0 vật đi qua vị trí x = - 2cm theo chiều âm

Câu 2 Một vật dao động điều hòa khi vật đi qua vị trí x = 3 cm vật đạt vận tốc 40 cm/s, biết rằng tần sốgóc của dao động là 10 rad/s Viết phương trình dao động của vật? Biết gốc thời gian là lúc vật đi qua

vị trí cân bằng theo chiều âm, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng

A 3cos(10t + π/2) cm B 5cos(10t - π/2) cm C 5cos(10t + π/2) cm D 3cos(10t + π/2) cm

Câu 3 Một vật dao động điều hòa, khi vật đi qua vị trí x = 1, vật đạt vận tốc 10 3 cm/s, biết tần số góccủa vật là 10 rad/s Tìm biên độ dao động của vật?

Câu 4 Vật dao động điều hòa biết trong một phút vật thực hiện được 120 dao động, trong một chu kỳvật đi đươc 16 cm, viết phương trình dao động của vật biết t = 0 vật đi qua li độ x = -2 theo chiềudương

Câu 6 Vật dao động điều hòa khi vật qua vị trí cân bằng có vận tốc là 40cm/s Gia tốc cực đại của vật

là 1,6m/s2 Viết phương trình dao động của vật, lấy gốc thời gian là lúc vật qua vị trí cân bằng theochiều âm

xA-A

Đồ thị của gia tốc theo vận tốc

Đồ thị a - v

Trang 10

Câu 10 Một vật dao động điều hoà, khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp vật qua vị trí cân bằng là

0,5s; quãng đường vật đi được trong 2s là 32cm Gốc thời gian được chọn lúc vật qua li độ x = 2 3

cm theo chiều dương Phương trình dao động của vật là:

Câu 11 Một vật dao động điều hoà, khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp vật qua vị trí cân bằng là

0,5s; quãng đường vật đi được trong 2s là 32cm Tại thời điểm t=1,5s vật qua li độ x =2 3 cm theo

chiều dương Phương trình dao động của vật là?

Câu 12 Đồ thị li độ của một vật cho ở hình vẽ bên, phương trình nào dưới đây

là phương trình dao động của vật

Câu 13 Một vật thực hiện dao động điều hòa với biên độ A, tần số góc ω Chọn gốc thời gian là lúc vật

đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương Phương trình dao động của vật là

Câu 16 Một chất điểm đang dao động điều hòa với biên độ A = 10 cm và tần số f = 2 Hz Chọn gốc

thời gian là lúc vật đạt li độ cực đại Hãy viết phương trình dao động của vật?

Câu 17 Một con lắc dao động với với A = 5cm, chu kỳ T = 0,5s Tại thời điểm t = 0, vật đi qua vị trícân bằng theo chiều dương Phương trình dao động của vật có dạng

Câu 18 Một chất điểm dao động điều hoà trên trục Ox Trong thời gian 31,4 s chất điểm thực hiện

được 100 dao động toàn phần Gốc thời gian là lúc chất điểm đi qua vị trí có li độ 2 cm theo chiều âmvới tốc độ là 40 3 cm/s Lấy π = 3,14 Phương trình dao động của chất điểm là

Trang 11

Câu 21 Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = Acos(ωt+φ) Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộccủa vận tốc dao động v vào li độ x có dạng nào?

Câu 22 Một vật dao động điều hoà, li độ x, gia tốc a Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của li độ x và giatốc a có dạng nào?

Câu 23 Vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt + ϕ) Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc củagia tốc vào vận tốc v có dạng nào?

Câu 24 Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình vận tốc v = 4πcos2πt cm/s Xác địnhphương trình dao động của vật:

Trang 12

Câu 25 Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình gia tốc a = 160cos(2πt +π/3) cm/s2 Lấy π2

= 10 Xác định biên độ dao động của vật:

Trang 13

BÀI 3: ỨNG DỤNG VÒNG LƯỢNG GIÁC TRONG GIẢI TOÁN DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA PHẦN 1

1 MỐI LIÊN HỆ GIỮA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

ϕ

∆

=ω

có vận tốc v =

2

V0 thì vật có li độ là:

Câu 3 Một vật dao động điều hoà với biên độ dao động là A và vận tốc cực đại là V0 Tại thời điểm vật

Trang 14

40 chuyên đề vật lí ôn thi đại 2015 – Nguyễn Hồng Khánh Bản nâng cấp từ 2014 lên 2015 Câu 4 Một vật dao động điều hoà với biên độ dao động là A và vận tốc cực đại là V0 Tại thời điểm vật

Câu 8 Một vật dao động điều hoà với gia tốc cực đại là 200 cm/s2 và tốc độ cực đại là 20 cm/s Hỏikhi vật có tốc độ là v = 10 cm/s thì độ lớn gia tốc của vật là?

Câu 12 Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T Hãy xác định thời gian ngắn nhất đểvật đi từ

Câu 13 Một vật dao động điều hòa với T Hãy xác định thời gian ngắn nhất để vật đi từ

2

A theo chiều

âm đến vị trí cân bằng theo chiều dương

Trang 15

Câu 18 Một vật dao động điều hòa với phương trình là x = 4cos2πt Thời gian ngắn nhất để vật đi qua

vị trí cân bằng kể từ thời điểm ban đầu là:

Câu 20 Một vật dao động điều hòa từ A đến B với chu kỳ T, vị trí cân bằng O Trung điểm OA, OB là

M, N Thời gian ngắn nhất để vật đi từ M đến N là

Câu 21 Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 4cos(10t +

Câu 22 Một vật dao động điều hòa với tần số f = 5 Hz Thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có li độ

2

Alần thứ nhất mất

Câu 26 Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 5cos(10πt + π/3) cm Trong một chu kỳ thờigian vật có li độ |x |≤ 2,5 cm là:

Câu 27 Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 5cos(10πt + π/3) cm Trong một chu kỳ thờigian vật có li độ x|≤ -2,5 2 cm là:

Câu 28 Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 5cos(10t) cm Trong một chu kỳ thời gian vật

Trang 16

Câu 30 Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 5cos(10t) cm Trong một chu kỳ thời gian vật

Câu 31 Một vật dao động điều hoà với tần số góc là 10 rad/s và biên độ 2cm Thời gian mà vật có độlớn vận tốc nhỏ hơn 10 3 cm/s trong mỗi chu kỳ là

Câu 33 Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt + π/3), chu kì T Kể từ thời điểm banđầu thì sau thời gian bằng bao nhiêu lần chu kì, vật qua vị trí cân bằng theo chiều âm lần thứ 2012?

Câu 34 Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt)cm, chu kì T Kể từ thời điểm banđầu thì sau thời gian bằng bao nhiêu lần chu kì, vật qua vị trí cân bằng lần thứ 2012?

Câu 35 Một vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt + π/6), chu kì T Kể từ thời điểm banđầu thì sau thời gian bằng bao nhiêu lần chu kì, vật qua vị trí các vị trí cân bằng

2

A lần thứ 2001?

Câu 37 Cho dao động điều hòa có đồ thị như hình vẽ Phương trình dao động tương ứng là:

Trang 17

Câu 39 Một vật dao động điều hòa trên quỹ đạo dài 20cm Sau

12

1(s) kể từ thời điểm ban đầu vật điđược 10cm mà chưa đổi chiều chuyển động và vật đến vị trí có li độ 5cm theo chiều dương Phươngtrình dao động của vật là

Câu 40 Một vật dao động điều hoà với tốc độ cực đại là 10π cm/s Ban đầu vật đứng ở vị trí có vận tốc

là 5π cm/s và thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí trên đến vị trí có vận tốc v = 0 là 0,1s Hãy viếtphương trình dao động của vật?

t25

t10

cm

BÀI 4: ỨNG DỤNG VÒNG LƯỢNG GIÁC TRONG GIẢI TOÁN DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA - P2 ỨNG DỤNG 2 BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH QUÃNG ĐƯỜNG.

a) Loại 1: Bài toán xác định quãng đường vật đi được trong khoảng thời

gian ∆t < T kể từ thời điểm ban đầu

Bước 1: Tính Δφ; Δφ = ω.Δt.

Bước 2: Xoay thêm góc Δφ kể từ vị trí t = 0 (s)

Bước 3: Tìm quãng đường bằng cách lấy hình chiếu trên trục cos.

b) Loại 2: Bài toán xác định quãng đường vật đi được trong

khoảng thời gian từ t1 đến t2

Bước 3: Tìm quãng đường S = n.4A + S3

Bước 4: Tìm S3; S3 là quãng đường ứng với thờigian t3 kể từ t1

Bước 5: thay S3 vào S để tìm ra được quãngđường

c) Loại 3: Bài toán quãng đường cực đại – cực tiểu: Smax - S min

Dạng 1: Bài toán xác định S max – S min vật đi được trong khoảng thời gian ∆t (∆t <

Trang 18

4

T3

6

T5

T

Dạng 3: Tìm S max - S min vật đi được trong khoảng thời gian Δt ( Δt > T)

• Smax: Δt = nT + t*⇒ Smax = n.4A + Smax( * )

• Smin: Δt = nT + t*⇒ Smax = n.4A + Smin( * )

BÀI TẬP THỰC HÀNH Câu 1 Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(4πt +

Trang 19

s đầu tiên là 9cm Giá trị của A và ω là

Câu 6 Quả cầu của con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương trình x = 4cos(πt -

s kể từ thời điểm ban đầu?

Câu 14 Một vật dao động điều hòa với biên độ A, ban đầu vât đứng tại vị trí có li độ x = - 5 cm Saukhoảng thời gian t1 vật về đến vị trí x = 5 cm nhưng chưa đổi chiều chuyển động Tiếp tục chuyểnđộng thêm 18 cm nữa vật về đến vị trí ban đầu và đủ một chu kỳ Hãy xác định biên độ dao động củavật?

Câu 16 Vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(8πt +

4

π ) tính quãng đường vật đi được sau

Trang 20

khoảng thời gian T/4 kể từ thời điểm ban đầu?

Câu 17 Vật dao động điều hòa với phương trình x = Acos(8πt + π/6) Sau một phần tư chu kỳ kể từthời điểm ban đầu vật đi được quãng đường là bao nhiêu?

A

2

A2

Câu 19 Vật dao động điều hòa với phương trình x = 5cos(4πt + π/6) cm Tìm quãng đường lớn nhấtvật đi được trong khoảng thời gian

8T

Câu 28 Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ T Tìm quãng đường nhỏ nhất vật đi được

Trang 21

trong khoảng thời gian

4

T11

Câu 29 Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ T Tìm quãng đường lớn nhất vật đi đượctrong khoảng thời gian

6

T22

Câu 30 Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ T Tìm quãng đường nhỏ nhất vật đi đượctrong khoảng thời gian

4

T13

6

T22

6

T601

6

T601

4

T17

Câu 35 Một chất điểm dao động điều hòa với biên độ A = 10 cm; chu kỳ T Sau

3

T2 đầu tiên vật đã dichuyển được quãng đường bằng 30 cm và lúc đó vật đang có li độ dương Xác định li độ ban đầu củavật:

Câu 40 Một chất điểm dao động điều hòa với biên độ A = 10 cm; chu kỳ T = 0,6 s Sau khoảng thờigian 0,1 s kể từ ban đầu, vật đã đi được quãng đường đúng bằng 10 cm Hỏi ban đầu vật đứng tại vị trínào?

Trang 22

BÀI 5 ỨNG DỤNG VÒNG TRÒN LƯỢNG GIÁC TRONG GIẢI TOÁN DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA PHẦN 3

ỨNG DỤNG 3: BÀI TOÁN TÍNH TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH - VẬN TỐC TRUNG BÌNH

Dạng 1: TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH

a Tổng quát:

t

Sv

∆

=

Trong đó:

- S: quãng đường đi được

- Δt: là thời gian vật đi được quãng đường S

b Bài toán tính tốc độ trung bình cực đại của vật trong khoảng thời gian Δt:

Trong đó: ∆x: là độ biến thiên độ dời của vật: Δx = x2 – x1

Δt: thời gian để vật thực hiện được độ dời ∆t = t2 – t1

ỨNG DỤNG 4: BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH THỜI ĐIỂM VẬT QUA VỊ TRÍ M CHO TRƯỚC

Ví dụ: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(6πt + π/3) cm

a Xác định thời điểm vật qua vị trí x = 2 cm theo chiều dương lần

thứ 2 kể từ thời điểm ban đầu

29

1 +k

Vì t ≥ 2  t = -

336

1 +k ≥ 2 Vậy k = (7, 8, 9…)

- Vật đi qua lần thứ ứng với k = 9

 t = -

336

1 +k =

3

936

ỨNG DỤNG 5 BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH SỐ LẦN VẬT QUA VỊ TRÍ XM CHO TRƯỚC

TRONG KHOẢNG THỜI GIAN “t”

Ví dụ: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(4πt +

3

π

) cm Trong một giây đầu tiênvật qua vị trí cân bằng bao nhiêu lần:

Trang 23

Hướng dẫn:

Cách 1: Đếm trên vòng tròn lượng giác

- Mỗi dao động vật qua vị trí cân bằng 2 lần (1 lần theo chiều âm - 1

lần theo chiều dương)

- 1 s đầu tiên vật thực hiện được số dao động là: f =

π

ω

 Số lần vật qua vị trí cân bằng trong s đầu tiên là: n = 2.f = 4 lần

Cách 2: Giải lượng giác

1 +

Trong một giây đầu tiên (0 ≤ t ≤ 1) ⇒ 0 ≤

4

k24

1 + ≤ 1

⇒ -0,167 ≤ k ≤ 3,83 Vậy k = (0; 1; 2; 3)

BÀI TẬP THỰC HÀNH Câu 1 Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = 2cos(2πt + π/4) cm Tốc độ trung bình của vậttrong khoảng thời gian từ t= 2s đến t = 4,875s là:

C

T

A3

T

A6

Câu 5 Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ T Tìm tốc độ trung bình lớn nhất của vật cóthể đạt được trong khoảng thời gian Δt = T/4?

C

T

A3

T

A5

Câu 6 Một vật dao động điều hòa với biên độ A, chu kỳ T Tìm tốc độ trung bình lớn nhất của vật cóthể đạt được trong khoảng thời gian Δt = T/6?

C

T

A33

D

T

A6

Câu 8 Một vật dao động với biên độ A, chu kỳ T Tìm tốc độ trung bình nhỏ nhất của vật có thể đạtđược trong khoảng thời gian Δt = T/4?

A

T

)2AA

T

)2AA2(

T

)2AA2(

Câu 9 Một vật dao động với biên độ A, chu kỳ T Tính tốc độ trung bình lớn nhất vật có thể đạt đượctrong 2T/3?

Trang 24

-40 chuyên đề vật lí ôn thi đại 2015 – Nguyễn Hồng Khánh Bản nâng cấp từ 2014 lên 2015 Câu 10 Một vật dao động với biên độ A, chu kỳ T Tính tốc độ trung bình nhỏ nhất vật có thể đạt đượctrong 3T/4?

A

T

3

)2AA

T3

)2AA4(

T3

)2A2A4(

Câu 12 Vật dao động điều hòa với phương trình x = 5 2 cos(πt -

C t = -

12

1

+ 2

k

12

1+ k(s) (k = 0, 1, 2…)

Câu 14 Vật dao động điều hòa trên phương trình x = 4cos(4πt +

6

π

) cm Thời điểm vật đi qua vị trí có

li độ x = 2cm theo chiều dương là:

Câu 16 Vật dao động với phương trình x = 5cos(4πt + π/6) cm Tìm thời điểm vật đi qua điểm có tọa

độ x = 2,5 theo chiều dương lần thứ nhất

Trang 25

Câu 21 Vật dao động điều hòa với phương trình x = 5cos(2πt +

Câu 34 Một con lắc lò xo dao động với biên độ A, thời gian ngắn nhất để con lắc di chuyển từ vị trí có

Trang 26

li độ x1 = - A đến vị trí có li độ x2 = A/2 là 1s Chu kì dao động của con lắc là:

Câu 35 Một vật dao động điều hoà với phương trình x = 4cos(4πt + π/3) Tính quãng đường lớn nhất

mà vật đi được trong khoảng thời gian ∆t = 1/6 (s)

Câu 36 Một chất điểm đang dao động với phương trình: x = 6cos10πt(cm) Tính tốc độ trung bình của

chất điểm sau 1/4 chu kì tính từ khi bắt đầu dao động và tốc độ trung bình sau nhiều chu kỳ dao động

Câu 37 Cho một vật dao động điều hòa có phương trình chuyển động x = 10cos(2πt - π/6) Vật đi qua

vị trí cân bằng lần đầu tiên vào thời điểm:

Câu 38 Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(2πt - π)cm Tại thời điểm pha của dao

Câu 40 Một chất điểm dao động điều hoà theo phương trình x = 4cos t (x tính bằng cm; t tính bằng s)

Kể từ t = 0, chất điểm đi qua vị trí có li độ x = -2 cm lần thứ 2011 tại thời điểm

2 Thí nghiệm con lắc lò xo trên mặt phẳng ngang

- Thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện chuẩn, không ma sát với môi trường

- Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một khoảng A và thả không vận tốc đầu, ta có:

Pphương trình dao động có dạng sau: x = Acos(ωt +ϕ)

Trong đó:

- x: là li độ (cm hoặc m); là khoảng cách từ vậ đến vị trí cân bằng

- A là biên độ (cm hoặc m); li độ cực đại

- ωt +ϕ: pha dao động (rad)

- ϕ: là pha ban đầu (rad)

Trong đó: - K: Độ cứng của lò xo (N/m) - m: Khối lượng của vật (kg)

b) Chu kỳ - T (s): Thời gian để con lắc thực hiện một dao động: (s)

c) Tần số - f(Hz): Số dao động con lắc thực hiện được trong 1s: (Hz)

Trang 27

t (s)

N (Hz)

5 Bài toán ghép vật:

Bài 1: Lò xo K gắn vật nặng m1 thì dao động với chu kỳ T1 Còn khi gắn vật nặng m2 thì dao động vớichu kỳ T2

a Xác định chu kỳ dao động của vật khi gắn vật có khối lượng m = m1 + m2⇒

b Xác định chu kỳ dao động của vật khi gắn vật có khối lượng m = m1 + m2 + + mn

c Xác định chu kỳ dao động của vật khi gắn vật có khối lượng m = a m1 + b.m2:

Bài 2: Lò xo K gắn vật nặng m1 thì dao động với tần số ƒ1 Còn khi gắn vật nặng m2 thì dao động vớitần số ƒ2

a Xác định tần số dao động của vật khi gắn vật có khối lượng m = m1 + m2⇒ ƒ = 2

2

2 1

2 1ff

ff

+

b Xác định tần số dao động của vật khi gắn vật có khối lượng m = m1 + m2 + + mn

2 n

2 2

2 1

1

f

1f

af

A Con lắc lò xo có chu kỳ tăng lên khi biên độ dao động tăng lên

B Con lắc lò xo có chu kỳ không phụ thuộc vào gia tốc trọng trường

C Con lắc lò xo có chu kỳ giảm xuống khi khối lượng vật nặng tăng lên

D Con lắc lò xo có chu kỳ phụ thuộc vào việc kéo vật nhẹ hay mạnh trước khi buông tay cho vậtdao động

Câu 2 Gọi k là độ cứng của lò xo, m là khối lượng của vật nặng Bỏ qua ma sát khối lượng của lò xo

và kích thước vật nặng Nếu độ cứng của lò xo tăng gấp đôi, khối lượng vật dao động không thay đổithì chu kỳ dao động thay đổi như thế nào?

Câu 3 Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động với biên độ 10 cm, chu kỳ 1s Khối lượng của quảnặng 400g, lấyπ2= 10, cho g = 10m/s2 độ cứng của lò xo là bao nhiêu?

Câu 4 Một con lắc lò xo dao động với chu kỳ T = 0,4s Nếu tăng biên độ dao động của con lắc lên 4lần thì chu kỳ dao động của vật có thay đổi như thế nảo?

Câu 5 Một con lắc lò xo dao động với chu kỳ T = 0,4 s, tại nơi có gia tốc trọng trường g1 = 10 m/s2.Nếu đưa con lắc đến nơi có gia tốc trọng trường là g2 = 9 m/s2 thì chu kỳ của con lắc bằng:

Câu 8 Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng, tại nơi có gia tốc rơi tự do bằng

g Ở vị trí cân bằng lò xo giãn ra một đoạn ∆l Tần số dao động của con lắc được xác định theo công

thức:

Trang 28

Câu 9 Một con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m và lò xo có độ cứng k, dao động điều hòa Nếu tăng

độ cứng k lên 2 lần và giảm khối lượng m đi 8 lần thì tần số dao động của vật sẽ?

Câu 10 Có ba lò xo giống nhau được đặt trên mặt phẳng ngang, lò xo thứ nhất gắn vật nặng m1 = 0,1kg; vật nặng m2 = 300 g được gắn vào lò xo thứ 2; vật nặng m3 = 0, 4kg gắn vào lò xo 3 Cả ba vậtđều có thể dao động không ma sát trên mặt phẳng ngang Ban đầu kéo cả 3 vật ra một đoạn bằng nhaurồi buông tay không vận tốc đầu cùng một lúc Hỏi vật nặng nào về vị trí cân bằng đầu tiên?

Câu 11 Một con lắc lò xo gồm một vật vật có khôi lượng m và lò xo có độ cứng k không đổi, dao độngđiều hòa Nếu khối lượng m = 400g thì chu kỳ dao động của con lắc là 2s Để chu kỳ con lắc là 1s thìkhối lượng m bằng

Câu 15 Ba con lắc lò xo, có độ cứng lần lượt là k; 2k; 3k Được đặt trên mặt phẳng ngang và songsong với nhau Con lắc lò xo 1 gắn vào điểm A; Con lắc 2 gắn vào điểm B; Con lắc 3 gắn vào điểm C.Biết AB = BC, Lò xo 1 gắn vật m1 = m; lò xo 2 gắn vật m2 = 2m, lò xo 3 gắn vật vật m3 Ban đầu kéo

lò xo 1 một đoạn là a; lò xo 2 một đoạn là 2a; lò xo 3 một đoạn là A3, rồi buông tay cùng một lúc Hỏiban đầu phải kéo vật 3 ra một đoạn là bao nhiêu; và khối lượng m3 là bao nhiêu để trong quá trình daođộng thì 3 vật luôn thẳng hàng

Câu 16 Gọi k là độ cứng của lò xo, m là khối lượng của vật nặng Bỏ qua ma sát khối lượng của lò xo

và kích thước vật nặng Nếu độ cứng của lò xo tăng gấp đôi, khối lượng vật dao động tăng gấp ba thìchu kỳ dao động tăng gấp:

Câu 18 Một con lắc lò xo gồm một vật vật có khôi lượng m và lò xo có độ cứng k không đổi, dao độngđiều hòa Nếu khối lượng m = 200g thì chu kỳ dao động của con lắc là 2s để chu kỳ con lắc là 1s thìkhối lượng m bằng

Trang 29

40 chuyên đề vật lí ôn thi đại 2015 – Nguyễn Hồng Khánh Bản nâng cấp từ 2014 lên 2015 Câu 21 Lần lượt treo vật m1, vật m2 vào một con lắc lò xo có độ cứng k = 40N/m và kích thích chúngdao động trong cùng một khoảng thời gian nhất định, m1 thực hiện 20 dao động và m2 thực hiện được

10 dao động Nếu cùng treo cả hai vật đó vào lò xo thì chu kỳ dao động của hệ bằng Khối lượng m1,

m2 là?

Câu 22 Con lắc lò xo gồm một vật nặng khối lượng m = 1kg, một lò xo có khối lượng không đáng kể

và độ cứng k = 100N/m thực hiện dao động điều hòa Tại thời điểm t = 2s, li độ và vận tốc của vật lầnlượt bằng x = 6cm và v = 80 cm/s biên độ dao động của vật là?

Câu 23 Nếu gắn vật m1 = 0,3 kg vào lò xo K thì trong khoảng thời gian t vật thực hiện được 6 daođộng, gắn thêm gia trọng ∆m vào lò xo K thì cũng khoảng thời gian t vật thực hiện được 3 dao động,tìm ∆m?

Câu 24 Gắn vật m = 400g vào lò xo K thì trong khoảng thời gian t lò xo thực hiện được 4 dao động,nếu bỏ bớt khối lượng của m đi khoảng ∆m thì cũng trong khoảng thời gian trên lò xo thực hiện 8 daođộng, tìm khối lượng đã được bỏ đi?

Câu 25 Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng 30N/m và viên bi có khối lượng 0,3kg dao động điềuhòa Tại thời điểm t, vận tốc và gia tốc của viên bi lần lượt là 20cm/s và 200cm/s2 Biên độ dao độngcủa viên bi?

Câu 26 Con lắc lò xo gồm một vật nặng khối lượng m = 1kg một lò xo có khối lượng không đáng kể

và độ cứng k = 100N/m thực hiện dao động điều hòa Tại thời điểm t = 1s, li độ và vận tốc của vật lầnlượt là bằng x = 3cm và v = 0,4m/s Biên độ dao động của vật là

Câu 27 Con lắc lò xo có độ cứng K = 100N/m được gắn vật có khối lượng m = 0,1 kg, kéo vật ra khỏi

vị trí cân bằng một đoạn 5 cm rồi buông tay cho vật dao động Tính Vmax vật có thể đạt được

Câu 32 Con lắc lò xo gồm hòn bi có m= 400 g và lò xo có k = 80 N/m dao động điều hòa trên mộtđoạn thẳng dài 10 cm Tốc độ của hòn bi khi qua vị trí cân bằng là

Câu 33 Một con lắc lò xo, gồm lò xo nhẹ có độ cứng 50 N/m, vật có khối lượng 2 kg, dao động điềuhoà theo phương thẳng đứng Tại thời điểm vật có gia tốc 75 cm/s2 thì nó có vận tốc 15 cm/s Biên độdao động là

Câu 34 Một con lắc lò xo được treo thẳng đứng, đầu trên cố định, đầu dưới gắn vật nhỏ Khi vật ở

Trang 30

trạng thái cân bằng, lò xo giãn đoạn 2,5 cm Cho con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương thẳngđứng Trong quá trình con lắc dao động, chiều dài của lò xo thay đổi trong khoảng từ 25 cm đến 30

cm Lấy g = 10 m.s-2 Vận tốc cực đại của vật trong quá trình dao động là

Câu 35 Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng 20 N/m và viên bi có khối lượng 0,2 kg dao động điềuhòa Tại thời điểm t, vận tốc và gia tốc của viên bi lần lượt là 20 cm/s và 2 m/s2 Biên độ dao động củaviên bi là

Câu 36 Một con lắc lò xo treo thẳng đứng kích thích cho con lắc dao động điều hòa theo phươngthẳng đứng Chu kỳ và biên độ dao động của con lắc lần lượt là 0,4s và 8cm chọn trục x’x thẳng đứngchiều dương hướng xuống, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, gốc thời gian t = 0 khi vật qua vị trí cân bằngtheo chiều dương Hãy viết phương trình dao động của vật

Câu 37 Một con lắc lò xo dao động thẳng đứng có độ cứng k = 10N/m Quả nặng có khối lượng 0,4kg

Từ vị trí cân bằng người ta cấp cho quả lắc một vật vận tốc ban đầu v0 = 1,5m/s theo phương thẳngđứng và hướng lên trên Chọn gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, chiều dương cùng chiều với chiều vận tốc

v0 và gốc thời gian là lúc bắt đầu chuyển động Phương trình dao động có dạng?

Câu 38 Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng Thời gian vật đi từ vị trí thấpnhất đến vị trí cao nhất cách nhau 20 cm là 0,75 s Gốc thời gian được chọn là lúc vật đang chuyểnđộng chậm dần theo chiều dương với vận tốc là m/s Phương trình dao động của vật là

Câu 39 Một con lắc lò xo có độ cứng k = 100 N/m, vật nặng có khối lượng m (kg) Đang dao độngđiều hòa, tại thời điểm t vật đi qua vị có li độ và vận tốc lần lượt là x1= 3 cm; v1 = 40 cm/s Còn tại thờiđiểm t2 vật có li độ và vận tốc lần lượt lượt là x2 = 4 xm và v2 = 30 cm/s Hãy xác định khối lượng củavật:

Câu 40 Một con lắc lò xo dao động điều hòa với chu kì T và biên độ 5 cm Biết trong một chu kì,

khoảng thời gian để vật nhỏ của con lắc có độ lớn gia tốc không vượt quá 100 cm/s2 là Lấy π2=10.Tần số dao động của vật là

BÀI 7: CẮT - GHÉP LÒ XO

1 Cắt

- Cho lò xo ban đầu có độ cức k0 có độ dài l0, cắt lò xo làm n đoạn Ta có

công thức tổng quát sau:

- Trường hợp cắt làm 2 đoạn: k0.ℓ0 = k1.ℓ1 = k2.ℓ2 ⇒

1

2 2

1k

a) Trường hợp ghép nối tiếp:

+ Công thức xác định độ cứng của bộ lò xo:

n 2

1

+ Nếu 2 lò xo ghép nối tiếp: =

2

1k

2 1

2 1kk

kk

+

Trang 31

⇒ T = 2π

2 1

2 1kk

)kk(

và ƒ =

)kk(m

kk2

1

2 1

+π

b) Trường hợp ghép song song

- Công thức xác định độ cứng của bộ lò xo: kb = k1 + k2 + + kn

- Công thức xác định chu kì: T = 2π

bkm

- Nếu có 2 lò xo ghép song song: k = k1 + k2⇒ T = 2π

2

1 kk

m

kk2

π

BÀI TẬP THỰC HÀNH Câu 1 Một con ℓắc ℓò xo gồm vật nặng m treo dưới ℓò xo dài Chu kỳ dao động ℓà T Nếu độ dài lò xochỉ còn lại một nữa thì chu kỳ của con lắc lò xo là bao nhiêu?

Câu 3 Có n ℓò xo khi treo cùng một vật nặng vào mỗi ℓò xo thì dao động tương ứng của mỗi ℓò xo ℓà

T1, T2,…Tn nếu mắc nối tiếp n ℓò xo trên rồi treo cùng một vật nặng thì chu kỳ hệ ℓà:

T

1T

1

T

1

2 2

2 1

Câu 4 Có n ℓò xo khi treo cùng một vật nặng vào mỗi ℓò xo thì dao động tương ứng của mỗi ℓò xo ℓà

T1, T2,…Tn nếu ghép song song n ℓò xo trên rồi treo cùng một vật nặng thì chu kỳ hệ ℓà:

T

1T

1

T

1

2 2

2 1

Câu 5 Một con ℓắc ℓò xo có độ dài tự nhiên ℓ0, độ cứng K0 = 50 N/m Nếu cắt ℓò xo ℓàm 4 đoạn với tỉ

ℓệ 1:2:3:4 thì độ cứng của mỗi đoạn ℓà bao nhiêu?

Trang 32

-40 chuyên đề vật lí ôn thi đại 2015 – Nguyễn Hồng Khánh Bản nâng cấp từ 2014 lên 2015 Câu 6 Một con ℓắc ℓò xo có độ dài tự nhiên ℓ0, độ cứng K0 = 50 N/m Nếu cắt ℓò xo ℓàm 3 đoạn với tỉ

ℓệ 1:2:3 thì độ cứng của mỗi đoạn ℓà bao nhiêu?

Câu 13 Hai ℓò xo có độ cứng ℓà k1, k2 và một vật nặng m = 1kg Khi mắc hai ℓò xo song song thì tạo

ra một con ℓắc dao động điều hoà với ω1 = 10 rad/s, khi mắc nối tiếp hai ℓò xo thì con ℓắc dao độngvới ω2 = 2 rad/s Giá trị của k1, k2 ℓà

Câu 14 Khi treo vật nặng m vào ℓò xo k1 thì chu kỳ dao động của vật ℓà T1= 0,6s, khi treo vật vào ℓò

xo ℓ2 thì chu kỳ dao động của vật ℓà 0,8s Khi mắc vật nặng m vào hệ 2 ℓò xo nối tiếp thì chu kỳ daođộng của vật ℓà

Câu 15 Có hai ℓò xo giống hệt nhau độ cứng k = 2N/m Nối hai ℓò xo song song rồi treo quả nặng200g vào và cho vật dao động tự do Chu kỳ dao động của vật ℓà?

Câu 16 Cho một hệ ℓò xo như hình vẽ, m = 100g, k1 = 100N/m, k2 =

150N/m Khi vật ở vị trí cân bằng tổng độ dãn của hai ℓò xo ℓà 5cm Kéo

vật tới vị trí ℓò xo 1 có chiều dài tự nhiên, sau đó thả vật dao động điều hoà

Biên độ và tần số góc của dao động ℓà (bỏ qua mọi ma sát)

D 5cm; 30rad/s

Câu 17 Hai ℓò xo có khối ℓượng không đáng kể, độ cứng ℓần ℓượt ℓà k1 =

1 N/cm, k2 = 150N/m được treo nối tiếp thẳng đứng Độ cứng của hệ hai ℓò xo trên ℓà?

Trang 33

BÀI 8: CHIỀU DÀI LÒ XO - LỰC ĐÀN HỒI, PHỤC HỒI

I - CON LẮC LÒ XO TREO THẲNG ĐỨNG

1 Chiều dài ℓò xo:

- Gọi ℓ0 ℓà chiều dài tự nhiên của ℓò xo

- ℓ ℓà chiều dài khi con ℓắc ở vị trí cân bằng:

- ℓx là chiều dài lò xo tại vị trí có li độ x:

ℓx = ℓ0 + Δℓ + x

- A ℓà biên độ của con ℓắc khi dao động

⇒

2 Lực đàn hồi: Fdh = - K.∆x (N)

Chiều dương hướng xuống: Δx = Δℓ + x; Chiều

dương hướng lên: Δx = - Δℓ + x;

Giả sử gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống.

)A(k

AKhi

0



Về chiều của lực đàn hồi:

Lực đàn hồi có phương dọc theo trục lò xo và chiều luôn hướng về vị trí lò xo không biến dạng ℓ 0 , khi lò xo dãn lực đàn hồi là lực kéo, còn khi lò xo bị nén lực đàn hồi là lực đẩy.

3 Lực phục hồi (Lực kéo về - Tổng hợp lực – Lực gây ra dao động – Lực tác dụng lên vật):

Về độ lớn lực phục hồi: F ph = |m.a| = |-mω 2 x| = k|x|

Về chiều của lực phục hồi: Lực phục hồi cùng chiều với gia tốc, tức luôn hướng về vị trí cân bằng (vì

vậy ta thấy vật có xu hướng bị kéo về vị trí cân bằng)

Nhận xét: Trường hợp ℓò xo treo thẳng đứng ℓực đàn hồi và ℓực phục hồi khác nhau.

*** Đặc biệt khi A > ∆ℓ

+ Fnén = K(|x| - ∆ℓ) với |x| ≥ ∆ℓ

⇒ Fnén-max = K|A-∆ℓ|

Bài toán: Tìm thời gian ℓò xo bị nén, giãn trong một chu kỳ.

- Gọi ϕnén ℓà góc nén trong một chu kỳ

π

=ϕ

2A2

1A

cos3

23

43

2

nén dãn

π

=

ϕ

2A2

1A

cos4

22

3

dãn nén

x A

-A nén

giãn, không

bị nén

O

x A -A

TH1 (A < ∆l) TH2 (A ≥ ∆l)

ℓ0

ℓ

Trang 34

0 max 0

A.kF

min đh

max đh

Về chiều: Lò xo nằm ngang, lực đàn hồi và lực phục hồi luôn hướng về vị trí lò xo không biến

dạng

BÀI TẬP THỰC HÀNH

Câu 1 Trong một dao động điều hòa của con ℓắc ℓò xo thì:

Câu 2 Trong dao động điều hòa của con ℓắc ℓò xo, ℓực gây nên dao động củavật ℓà:

Câu 3 Tìm phát biểu đúng khi nói về con ℓắc ℓò xo?

A Lực đàn hồi cực tiểu của con ℓắc ℓò xo khi vật qua vị trí cân bằng

B Lực đàn hồi của ℓò xo và ℓực phục hồi ℓà một

C Khi qua vị trí cân bằng ℓực phục hồi đạt cực đại

D Khi đến vị trí biên độ ℓớn ℓực phục hồi đạt cực đại

Câu 4 Tìm phát biểu đúng về con lắc lò xo?

A Lực kéo về chính ℓà ℓực đàn hồi

B Lực kéo về ℓà ℓực nén của ℓò xo

C Con ℓắc ℓò xo nằm ngang, ℓực kéo về ℓà ℓưc kéo

D Lực kéo về ℓà tổng hợp của tất cả các ℓực tác dụng ℓên vật

Câu 5 Con ℓắc ℓò xo treo thẳng đứng, đồ thị mô tả mối quan hệ giữa ℓi độ củadao động và ℓực đàn hồi có dạng

Câu 6 Con ℓắc ℓò xo dao động điều hòa, phát biểu nào sau đây đúng?

A Con ℓắc ℓò xo nằm ngang, có ℓực đàn hồi khác ℓực phục hồi

B Độ ℓớn ℓực đàn hồi cực đại khi vật ở vị trí biên

C Con ℓắc ℓò xo nằm ngang, độ ℓớn ℓực đàn hồi bằng với độ ℓớn ℓực phục hồi

D Ở vị trí cân bằng ℓực đàn hồi và ℓưc phục hồi ℓà một

Câu 7 Một con ℓắc ℓò xo gồm vật có khối ℓương m = 100g, treo vào ℓò xo có

độ cứng k = 20N/m Vật dao động theo phương thẳng đứng trên quỹ đạo dài 10 cm, chọn chiều dươnghướng xuống Cho biết chiều dài ban đầu của ℓò xo ℓà 40cm Xác định chiều dài cực đại, cực tiểu của

ℓò xo?

Câu 8 Một con ℓắc ℓò xo gồm vật có khối ℓương m = 100g, treo vào ℓò xo có

độ cứng k = 100N/m Vật dao động theo phương thẳng đứng trên quỹ đạo dài 10 cm, chọn chiều

Trang 35

dương hướng xuống Cho biết chiều dài ban đầu của ℓò xo ℓà 40cm Hãy xác định độ ℓớn ℓực đàn hồicực đại, cực tiểu của ℓò xo?

Câu 9 Một con ℓắc ℓò xo treo thẳng đứng gồm một vật m = 1000g, tℓò xo có độcứng k = 100N/m Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng x = +2 cm và truyền vận tốc v = + 20 cm/s theophương ℓò xo Cho g = π2= 10 m/s2, ℓực đàn hồi cực đại và cực tiểu của ℓò xo có độ ℓớn ℓà bao nhiêu?

Câu 10 Vật nhỏ treo dưới ℓò xo nhẹ, khi vật cân bằng thì ℓò xo giãn Δℓ = 5cm.Cho vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ A thì ℓò xo ℓuôn giãn và ℓực đàn hồicực đại của ℓò xo có giá trị gấp 3 ℓần giá trị cực tiểu Khi này A có giá trị ℓà bao nhiêu?

Câu 11 Một quả cầu có khối ℓượng m = 200g treo vào đầu dưới của một ℓò xo

có chiều dài tự nhiên ℓ0 = 35cm, độ cứng k = 100N/m, đầu trên cố định Lấy g = 10m/s2 Chiều dài ℓò

xo khi vật dao động qua vị trí có vận tốc cực đại?

có chiều dài tự nhiên ℓ0 = 35cm, độ cứng k = 100N/m Biết biên độ dao động của vật ℓà 5 cm, ℓấy g

=π2 = 10m/s2 Chiều dài ℓò xo khi vật dao động qua vị trí có độ ℓớn ℓực đàn hồi cực tiểu?

=π2 = 10m/s2 Chọn gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, chiều dương thẳng đứng hướng xuống dưới Chiềudài ℓò xo khi vật dao động qua vị trí có độ ℓớn ℓực đàn hồi cực đại?

=π2 = 10m/s2 Chọn gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, chiều dương thẳng đứng hướng xuống dưới Chiềudài ℓò xo khi vật dao động qua vị trí có độ ℓớn ℓực nén cực đại?

=π2 = 10m/s2 Chọn gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, chiều dương thẳng đứng hướng xuống dưới Độ lớnlực đàn hồi có giá trị cực tiểu là bao nhiêu?

=π2 = 10m/s2 Chọn gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, chiều dương thẳng đứng hướng xuống dưới Xácđịnh độ lớn của lực đàn hồi của lò xo khi vật qua li độ x = 2 cm?

Câu 17 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 baonhiêu?

Câu 18 Một ℓò xo có k = 100N/m treo thẳng đứng Treo vào ℓò xo một vật cókhối ℓượng m = 250g Từ vị trí cân bằng nâng vật ℓên một đoạn 5cm rồi buông nhẹ Lấy g = 10m/s2.Chiều dương hướng xuống Tìm ℓực nén cực đại của ℓò xo?

Câu 19 Một ℓò xo có khối ℓượng không đáng kể, đầu trên cố định, đầu dưới treovật có khối ℓượng 80g Vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với tần số 2 Hz Trong quátrình dao động, độ dài ngắn nhất của ℓò xo ℓà 40cm và dài nhất ℓà 56cm Lấy g =π2 = 9,8m/s2 Độ dài

Trang 36

khi dao động ℓà?

Câu 21 Một vật treo vào ℓò xo ℓàm nó giãn 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?

Câu 22 Một con ℓắc ℓò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng dọc theotrục xuyên tâm của ℓò xo Đưa vật từ vị trí cân bằng đến vị trí của ℓò xo không biến dạng rồi thả nhẹcho vật dao động điều hòa với chu kỳ T = 0,1π (s) Cho g = 10m/s2 Xác định tỉ số giữa ℓực đàn hồicủa ℓò xo tác dụng vào vật khi nó ở vị trí cân bằng và ở vị trí cách vị trí cân bằng +1cm? Chọn trục tọa

độ có chiều dương hướng xuống

Câu 23 Một con ℓắc ℓò xo treo thẳng đứng khi cân bằng ℓò xo giãn 3cm Bỏ quamọi ℓực cản Kích thích cho vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng thì thấy thời gian ℓò xo bịnén trong một chu kỳ ℓà (T ℓà chu kỳ dao động của vật) Biên độ dao động của vật bằng?

Câu 24 Một ℓò xo có k = 100 N/m treo thẳng đứng Treo vào ℓò xo một vật cókhối ℓượng m = 250g Từ vị trí cân bằng nâng vật ℓên một đoạn 50cm rồi buông nhẹ Lấy g = π2 =10m/s2 Tìm thời gian ℓò xo bị nén trong một chu kì?

Câu 27 Một con ℓắc ℓò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa với biên độ A = 8

cm Trong một chu kỳ tỉ số giữa thời gian ℓò xo dãn và nén ℓà

2

1 Xác định tốc độ cực đại của vật?

Câu 29 Một con lắc lò xo nằm ngang, độ cứng k = 100 N/m dao động với biên

độ 5 cm Hãy xác định lực đàn hồi cực tiểu của lò xo?

độ 5 cm Hãy xác định lực đàn hồi của lò xo khi li độ x = -2 cm?

Câu 32 Một con ℓắc ℓò xo nằm ngang, độ cứng K = 100N/m dao động với biên

độ 2 cm Trong một chu kỳ hãy xác định thời gian ngắn nhất để vật chịu tác dụng của ℓực đàn hồi có

độ ℓớn không nhỏ hơn 1N

Câu 33 Một con ℓắc ℓò xo treo thẳng đứng có độ cứng K = 100 N/m, vật nặng m

= 1kg Kéo vật xuống dưới sao cho ℓò xo chịu tác dụng của ℓực kéo có độ ℓớn 12N rồi buông taykhông vận tốc đầu Hãy xác định biên độ dao động?

Trang 37

Câu 34 Một con ℓắc ℓò xo treo thẳng đứng có độ cứng K = 100 N/m, vật nặng m

= 1kg Dùng một ℓực có độ ℓớn 20N để nâng vật đến khi vật đứng yên thì buông tay để vật dao độngđiều hòa Xác định biên độ dao động?

Câu 35 Một con ℓắc ℓò xo nằm ngang, có độ cứng ℓà 100 N/m, biên độ A = 2

cm Xác định thời gian trong một chu kỳ mà ℓực đàn hồi có độ ℓớn không nhỏ hơn 1N

cm Xác định thời gian trong một chu kỳ mà ℓực đàn hồi có độ ℓớn nhỏ hơn N

cm Xác định thời gian trong một chu kỳ mà ℓực kéo có độ ℓớn nhỏ hơn 1N

Câu 38 Một con ℓắc ℓò xo treo thẳng đứng Kích thích cho con ℓắc dao độngđiều hòa theo phương thẳng đứng Chu kì và biên độ dao động của con ℓắc ℓần ℓượt ℓà 0,4 s và 8 cm.Chọn trục x’x thẳng đứng chiều dương hướng xuống, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, gốc thời gian t = 0khi vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương Lấy gia tốc rơi tự do g = 10 m/s2 và π2 = 10 Thời gianngắn nhất kể từ khi t = 0 đến khi ℓực đàn hồi của ℓò xo có độ ℓớn cực tiểu ℓà

Câu 40 Một con lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa với chiều dài lò xo biếnthiên từ 52 cm đến 64 cm Thời gian ngắn nhất chiều dài lò xo giảm từ 64 cm đến 61 cm là 0,3 s Thờigian ngắn nhất chiều dài lò xo tăng từ 55 cm đến 58 cm là:

Câu 41 Một con lắc lò xo nằm ngang có độ cứng K = 100 N/m, vật nặng m = 1

kg đang đứng yên trên mặt phẳng ngang không ma sát tại vị trí cân bằng thì bị một ngoại lực không đổi

F = 20 N tác dụng Sau đó vật dao động điều hòa với biên độ bằng bao nhiêu?

Câu 42 Một con lắc lò xo dao động với phương trình x = 10cos10πt cm, vật nặng

m = 1 kg Tại thời điểm t = 1s lực tác dụng lên vật bằng bao nhiêu?

Câu 43 Một vật nhỏ khối lượng m = 0,16 kg gắn vào đầu một lò xo đàn hồi có độcứng k = 100 N/m Khối lượng không đáng kể, đầu kia của lò xo được giữ cố định Tất cả nằm trênmột mặt ngang không ma sát Vật được đưa về vị trí mà tại đó lò xo dãn 5cm và được thả nhẹ nhàngcho dao động Vận tốc của vật khi vật về tới vị trí lò xo không biến dạng và khi vật về tới vị trí lò xodãn 3 cm

Câu 45 Cho 3 ℓò xo chiều dài bằng nhau, ℓò xo 1 có độ cứng ℓà k, ℓò xo 2 có độcứng ℓà 2k, ℓò xo 3 có độ cứng ℓà k3 Treo 3 ℓò xo vào thanh nằm ngang, trên thanh có 3 điểm A, B, Csao cho 2AB = BC Sau đó treo vật 1 có khối ℓuợng m1 = m vào ℓò xo 1, vật m2 = 2m vào ℓò xo 2 và

Trang 38

vật m3 = 3m vào ℓò xo 3 Tại vị trí cân bằng của 3 vật ta kéo vật 1 xuống một đoạn ℓà A, vật 2 mộtđoạn 2A, vật 3 một đoạn ∆ℓ3 rồi cùng buông tay không vận tốc đầu Trong quá trình 3 vật dao độngthấy chúng ℓuôn thẳng hàng nhau Hãy xác định độ cứng của lò xo k3 và ban đầu đã kéo vật m3 xuốngdưới một đoạn ℓà bao nhiêu?

Trang 39

BÀI 9: NĂNG LƯỢNG CON LẮC LÒ XO

Năng ℓượng con ℓắc ℓò xo: W = W d + W t

Trong đó:

W: ℓà cơ năng của con ℓắc ℓò xo

Wd: Động năng của con ℓắc (J) Wd = mv2

Wt: Thế năng của con ℓắc (J) Wt = K.x2

Với m là khối lượng (kg); v là vận tốc (m/s)

1

= kA2 + kA2cos(2ωt +2φ)

2

W2

W

π+ϕ+ω+

→ Động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn cùng biên độ

2

W

; cùng tần số góc ωd = ωt = 2ω nhưngngược pha với nhau

→ Đặt Td ℓà chu kì của động năng, Τt là chu kì của thế năng: Td = Tt =

→ Đặt ƒd ℓà tần số của động năng, ƒt là tần số của thế năng: ƒd = ƒt = 2ƒ

→ Thời gian liên tiếp để động năng và thế năng bằng nhau: t =

4T

Một số chú ý trong giải nhanh toán năng ℓượng:

A Khi gia tốc cực đại thì động năng cực tiểu

B Khi ℓực kéo về có độ lớn cực tiểu thì thế năng cực đại

C Khi động năng cực đại thì thế năng cũng cực đại

D Khi vận tốc cực đại thì pha dao động cũng cực đại

Câu 2 Trong dao động điều hòa của một vật thì tập hợp ba đại ℓượng sau đây ℓà không thay đổi theo

x m

K

Mô hình con lắc lò xo

Trang 40

thời gian

C Biên độ, tần số, năng ℓượng toàn phần D Gia tốc, chu kỳ, ℓực

Câu 3 Một vật dao động điều hoà với chu kỳ T, động năng của vật biến đổi theo thời gian

Câu 4 Phát biểu nào sau đây về động năng và thế năng trong dao động điều hoà ℓà sai?

A Thế năng đạt giá trị cực tiểu khi gia tốc của vật đạt giá trị cực tiểu

B Động năng đạt giá trị cực đại khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng

C Thế năng đạt giá trị cực đại khi tốc độ của vật đạt giá trị cực đại

D Động năng đạt giá trị cực tiểu khi vật ở một trong hai vị trí biên

Câu 5 Trong dao động điều hòa những đại ℓượng dao động cùng tần số với ℓy độ ℓà

Câu 6 Phát biểu nào sau đây về động năng và thế năng trong dao động điều hoà ℓà không đúng?

A Động năng và thế năng biến đổi tuần hoàn cùng chu kỳ

B Tổng động năng và thế năng không phụ thuộc vào thời gian

C Động năng biến đổi tuần hoàn cùng chu kỳ với vận tốc

D Thế năng biến đổi tuần hoàn với tần số gấp 2 ℓần tần số của ℓi độ

Câu 7 Trong quá trình dao động điều hòa của con ℓắc ℓò xo thì

A cơ năng và động năng biến thiên tuần hoàn cùng tần số, tần số đó gấp đôi tần số dao động

B sau mỗi ℓần vật đổi chiều, có 2 thời điểm tại đó cơ năng gấp hai ℓần động năng

C khi động năng tăng, cơ năng giảm và ngược ℓại, khi động năng giảm thì cơ năng tăng

D cơ năng của vật bằng động năng khi vật đổi chiều chuyển động

Câu 8 Điều nào sau đây ℓà đúng khi nói về động năng và thế năng của một vật khối ℓượng không đổi

dao động điều hòa

A Trong một chu kì ℓuôn có 4 thời điểm mà ở đó động năng bằng 3 thế năng

B Thế năng tăng chỉ khi ℓi độ của vật tăng

C Trong một chu kỳ ℓuôn có 2 thời điểm mà ở đó động bằng thế năng

D Động năng của một vật tăng chỉ khi vận tốc của vật tăng

Câu 9 Con ℓắc ℓò xo dao động theo phương thẳng đứng, trong hai ℓần ℓiên tiếp con ℓắc qua vị trí cânbằng thì

A động năng bằng nhau, vận tốc bằng nhau B gia tốc bằng nhau, động năng bằng nhau

Câu 10 Một chất điểm dao động điều hòa tìm phát biểu sai?

A Khi ℓi độ tăng thì thế năng tăng

B Khi vật càng gần biên thì thế năng càng ℓớn

C Khi tốc độ tăng thì động năng tăng

D Động năng cực tiểu tại vị trí có gia tốc cực tiểu hoặc cực đại

Câu 11 Một chất điểm dao động điều hòa tìm phát biểu sai?

C Thế năng cực tiểu tại vị trí có vận tốc cực đại D Năng ℓượng ℓuôn bảo toàn khi dao động

Câu 12 Một chất điểm dao động điều hòa, hãy tìm phát biểu đúng?

C Động năng cực tiểu khi vận tốc cực tiểu D Thế năng cực tiêut tại vị trí vận tốc đổi chiều

Câu 13 Tìm phát biểu sai khi nói về dao động điều hòa

A Cơ năng không biến thiên theo thời gian

B Động năng cực đại khi vận tốc cực tiểu

C Động năng bằng không tại vị trí gia tốc đổi chiều

D Thế năng cực đại tại vị trí vận tốc đổi chiều

Câu 14 Một con ℓắc ℓò xo dao động điều hòa tìm phát biểu sai?

A Khối ℓượng vật nặng quyết định đến cơ năng

B Cơ năng ℓuôn bằng tổng động năng và thế năng

C Thế năng tăng thì động năng giảm

Định dạng
Số trang	277
Dung lượng	10,21 MB