SKKN DÙNG LIÊN hệ GIỮA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN đều và DAO ĐỘNG điều hòa để GIẢI NHANH một số bài tập TRẮC NGHIỆM vật lý 12

DÙNG LIÊN HỆ GIỮA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA ĐỂ GIẢI NHANH MỘT SỐ BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM VẬT LÝ 12

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

- Do áp lực về thời gian khi giải đề thi đại học với 50 câu trắc nghiệm trongthời gian 90 phút nên cần có phương pháp giải nhanh mà chính xác các bài tậptrắc nghiệm

- Do chương trình vật lý có nhiều chương liên quan đến dao động điều hòanhư : Dao động cơ học, Dao động điện từ , Dòng điện xoay chiều nên có thể ápdụng phương pháp này giải được nhiều câu trắc nghiệm liên quan đến phươngtrình dao động điều hòa

- Nội dung của phương pháp này đơn giản, ít công thức, dễ nhớ

II THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP CỦA ĐỀTÀI

1 Thuận lợi :

- Có nhiều năm kinh nghiệm giảng dạy môn vật lý lớp 12

- Có nhiều học sinh khá, giỏi có khả năng đậu đại học

2 Khó khăn :

- Học sinh phải học nhiều môn để dự thi nhiều khối : vừa khối A vừa

khối B hoặc A và D để có nhiều cơ hội đậu đại học do đó không có nhiều thời gianđầu tư vào một môn học Ngoài ra còn các môn học khác trong lớp cần phải họcbài, rồi các môn thi tốt nghiệp

- Công thức vật lý rất nhiều, khó nhớ, bài tập lại đa dạng

- Đề thi đại học càng ngày càng khó, yêu cầu cao, phân loại được họcsinh khá, giỏi

III NỘI DUNG ĐỀ TÀI 1 Cơ sở lý luận :

- Định nghĩa dao động điều hòa : là dao động trong đó li độ của vật là

một hàm cosin (hay sin) đối với thời gian x = A cos (t + ), trong đó A, ,  làcác hằng số

- Giả sử có chất điểm chuyển động tròn đều trên một đường tròn tâm O, bán kínhA theo chiều dương ( ngược chiều quay của kim đồng hồ ) với tốc độ góc 

 Ở thời điểm t = 0 : chất điểm ở M0 được xác định bằng góc 

 Sau thời gian t : chất điểm ở vị trí M, vectơ bán kính OM 0quayđược một góc là t

 Gọi P là hình chiếu của M xuống trục Ox ( trùng với đường kínhcủa đường tròn và có gốc trùng với tâm O của đường tròn), ta thấy điểm P daođộng trên trục Ox quanh gốc tọa độ O

 Tọa độ điểm P là x OP OMcos(t)Acos(t)

 Vậy : hình chiếu của điểm M chuyển động tròn đều lên trục Ox(trùng đường kính ) là một dao động điều hòa trên trục đó Đây là mối liên hệ giữachuyển động tròn đều và dao động điều hòa

2 Nội dung của đề tài :

Phương pháp giải các bài tập trắc nghiệm về dao động điều hòa liênquan đến thời gian đi từ vị trí li độ x1 đến vị trí li độ x2

 Vẽ vòng tròn tâm O bán kính R = A Tìm vị trí M ứng với li độ x1, N ứng

với li độ x2 ( chú ý vật đi theo chiều âm hay dương)

 Trong thời gian vật đi từ M đến N

thì bán kính quay một góc MON .t 2 tT

1 

(+)(-)

Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 10 cm, chu kì T Vào một

thời điểm t, vật đi qua li độ x = 5 cm theo chiều âm Vào thời điểm t + T/6, li độcủa vật là

5

A 6cmB 8cmC -6cmD -8cm

Ở thời điểm t1 : x1 = 6cm, v > 0T = 1s  0,25s = T/4

 ở thời điểm t2 = t1 + 0,25s :  = 1 + 2 =  /2 sin1 = cos2  x2 = 8cm

Ví dụ 5: Cho một vật dao động điều hòa có phương trình chuyển động

x (cm) Vật đi qua vị trí cân bằng lần đầu tiên vào thời điểm:

Ví dụ 6: (ĐH – 2010) Một chất điểm dao động điều hòa với chu kì T Trong

khoảng thời gian ngắn nhất khi đi từ vị trí biên có li độ x = A đến vị trí x = -A/2,chất điểm có tốc độ trung bình là



A t = T/6.B t = T/3.C t = T/12.D t = T/4

t = 0 : x = A2

2 theo chiều dương và tại điểm cách vị trí cân bằng 2cm vật có vận tốclà 403cm / s Tần số góc  và biên độ A của dao động là

4

 Một chu kì qua x =-2cm : 2 lầnLần thứ 2011 ứng với t = 1+1005x3 = 3016sO

3-31

Ví dụ 13: Một vật dao động điều hoà, thời điểm thứ hai vật có động năng bằng balần thế năng kể từ lúc vật có li độ cực đại là 2/15 s Chu kỳ dao động của vật là

Giảit = 0 : x = A

AW  W  xThời điểm thứ 2 :

Ax 

Ví dụ 14: (CĐ-2009) Một vật dao động điều hòa dọc theo trục tọa độ nằm ngang

Ox với chu kì T, vị trí cân bằng và mốc thế năng ở gốc tọa độ Tính từ lúc vật có liđộ dương lớn nhất, thời điểm đầu tiên mà động năng và thế năng của vật bằng nhaulà

GiảiW = 2Wt 

Ax 

Thời điểm đầu tiên từ x = A đến

Ví dụ 15: (ĐH – 2011) Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox với biên độ

10 cm, chu kì 2 s Mốc thế năng ở vị trí cân bằng Tốc độ trung bình của chất điểmtrong khoảng thời gian ngắn nhất khi chất điểm đi từ vị trí có động năng bằng 3 lầnthế năng đến vị trí có động năng bằng 1/3 lần thế năng là

x-A/2A-A  



Ví dụ 16: Con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với chu kì

T= 0,4s, biên độ A=8cm Cho g=10 m/s2 và 2=10 Thời gian ngắn nhất để vật đitừ vị trí cân bằng đến vị trí lực đàn hồi của lò xo có độ lớn cực tiểu là:

6 tt 30s

Ví dụ 17: Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ có độ cứng k= 100N/m và vật nhỏ cókhối lượng m= 250g, dao động điều hoà với biên độ A= 6cm Chọn gốc thời gianlà lúc vật đi qua vị trí cân bằng Tính từ gốc thời gian (t0 = 0 s), sau 7 (s)

vật điđược quãng đường

A 9 cm.B 15 cmC 3cm D 14 cm

Giảit = 0 : x = 0

-6  

xO

2 7

12 3 156

A

10 2

5 2

15 2

20 2

Ví dụ 20: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, tại vị trí cân bằng lò xo dãn Δl Kích thích

để quả nặng dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với chu kì T.Thời gian lòxo bị nén trong một chu kì là T/4 Biên độ dao động của vật là

-6  

-10  

A 3

2 Δl. B. 2 l C 2.Δl.D 1,5.Δl.Giải

Ví dụ 22: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng có độ cứng 10N/m, vật có khối lượng

25g, lấy g = 10m/s2 Ban đầu người ta nâng vật lên sao cho lò xo không biến dạng rồi thả nhẹ cho vật dao động, chọn gốc thời gian lúc vật bắt đầu dao động, trục ox thẳng đứng chiều dương hướng xuống Động năng và thế năng của vật bằng nhau

vào những thời điểm là: A. 3

-A  

-6  3 3

 t = 0 : x = -A

AW  W  x

Ví dụ 23: (ĐH – 2008) Một con lắc lò xo treo thẳng đứng Kích thích cho con lắc

dao động điều hòa theo phương thẳng đứng Chu kì và biên độ dao động của conlắc 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 = 0 khi vật qua vị trí cân bằng theochiều dương Lấy gia tốc rơi tự do g = 10 m/s2 và 2 = 10 Thời gian ngắn nhất kểtừ khi t = 0 đến khi lực đàn hồi của lò xo có độ lớn cực tiểu là

A 4/15 (s).B 7/30(s).C 3/10(s).D 1/30(s).

5 , lg 4cm AF 0 x 4cmT

A-A   

-8

B Dao động điện từ - Dòng điện xoay chiều:

Ví dụ 1 : (ĐH - 2010) Tại thời điểm t, điện áp 200 2 cos(100)2

0100 2V

Ví dụ 2 : (ĐH – 2007) Một tụ điện có điện dung 10 μF được tích điện đến một hiệu

điện thế xác định Sau đó nối hai bản tụ điện vào hai đầu một cuộn dây thuần cảmcó độ tự cảm 1 H Bỏ qua điện trở của các dây nối, lấy π2 = 10 Sau khoảng thờigian ngắn nhất là bao nhiêu (kể từ lúc nối) điện tích trên tụ điện có giá trị bằng mộtnửa giá trị ban đầu?

A 3/ 400s B 1/600s C 1/300sD 1/1200s

Ví dụ 3 : (ĐH – 2007) Dòng điện chạy qua một đoạn mạch có biểu thức

i = I0sin100πt Trong khoảng thời gian từ 0 đến 0,01s cường độ dòng điện tức thờicó giá trị bằng 0,5I0 vào những thời điểm

A 1/300s và 2/300 s B 1/400 s và 2/400 s C 1/500 s và 3/500 SD 1/600 s và 5/600 s

A.1/400 (s).B.1/300 (s).C.1/200 (s).D.1/100 (s).

t = 0 : WC max  WL = 0  i = 0WL = ½ WCmax 0

A 3 A B – 3 A C – 2 A D 2 AGiải

iO 02



Ví dụ 6 : Đặt điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng U=120V tần số f=60Hz vào haiđầu một bóng đèn huỳnh quang Biết đèn chỉ sáng lên khi điện áp đặt vào đènkhông nhỏ hơn 60 2 V Thời gian đèn sáng trong mỗi giây là:

Ví dụ 7 :Điện áp xoay chiều giữa hai đầu đoạn mạch có biểu thức u = Uocos100t(V) t tính bằng giây Vào thời điểm nào sau đây điện áp tức thời u đang giảm vàcó giá trị bằng điện áp hiệu dụng U

Giảit = 0 : u = U0

Ở thời điểm t : 0

u U và đang giảm1

A 1,008.10-4s B 1,12.10-4s C 2,24.10-4s D 1,008.10-3s Giải

Ví dụ 10 : (ĐH - 2011) Trong mạch dao động LC lí tưởng đang có dao động điện

từ tự do Thời gian ngắn nhất để năng lượng điện trường giảm từ giá trị cực đạixuống còn một nửa giá trị cực đại là 1,5.10-4s Thời gian ngắn nhất để điện tích trêntụ giảm từ giá trị cực đại xuống còn một nửa giá trị đó là

A 2.10-4s B 6.10-4s C 12.10-4s D 3.10-4s.Giải

Q Q0

q

- Học sinh giải các bài tập trắc nghiệm nhanh và chính xác

- 100% học sinh thích sử dụng phương pháp này để rút ngắn thời gian làm bài- Thống kê số liệu : bài tập trắc nghiệm dao động điều hòa có 10 câu (trong sốcác ví dụ trên), thời gian 15phút, kết quả như sau :

Năm họcLớpSĩ sốĐúng 10 câuĐúng 9 câuĐúng 8 câuĐúng 7 câu

Long thành, ngày 10 tháng 5 năm 2012Người viết

Huỳnh Thị Kim Liên