kiem tra bai tap con lac lo xo vat ly 12 69880

1 153 0
kiem tra bai tap con lac lo xo vat ly 12 69880

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

kiem tra bai tap con lac lo xo vat ly 12 69880 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về t...

Bài tập về con lắc xo A. Phần tự luận Bài 1. Một con lắc xo treo thẳng đứng vật có khối lợng 100g, có độ cứng 100N/m. Kéo vật ra khỏi VTCB một đoạn 2cm và truyền cho vật vận tốc 20 3 cm/s theo phơng của xo. Cho g = 2 = 10m/s 2 , trục ox thẳng đứng và chiều dơng hớng xuống dới, pha dao động ban đầu là /6. a. Viết phơng trình dao động của vật m. b. Xác định tính chất chuyển động của vật khi có toạ độ x = A/2 và đang đi theo chiều dơng của trục ox c. Tính chiều dài cực đại và cực tiểu của xo trong quá trình dao động, cho chiều dài tự nhiên là 20cm. d. Tính lực đàn hồi cực đại , lực đàn hồi cực tiểu. Bài 2. Một con lắc xo thẳng đứng có độ cứng 25N/m, khối lợng m = 100g. Kéo vật xuống dới VTCB 3cm rồi thả nhẹ cho dao động. Cho g = 2 = 10m/s 2 , trục ox thẳng đứng và chiều dơng h- ớng xuống dới, pha dao động ban đầu là /2. a. Viết phơng trình dao động của vật. b. Xác định thời gian vật qua vị trí có toạ độ x = -A/2 lần thứ nhất theo chiều dơng của trục ox. c. Xác định vận tốc trung bình của chuyển động trong khoảng thời gian ở câu b. d. Xác định lực đàn hồi và lực phục hồi cực đại và cực tiểu Bài 3. Con lắc xo nằm ngang có chiều dài tự nhiên 20cm, trong qua trình dao động thì chiều dài cực đại và cực tiểu của con lắc lần lợt là 24cm và 16cm, lấy pha dao động ban đầu là , tần só góc 10rad/s, vật có khói lợng 100g. a. Viết phơng trình dao động của vật. b. Xác định quãng đờng vật đi đợc cho đến khi vật có toạ độ x = A 3 /2cm lần thứ 3 theo chiều âm của trục toạ độ. c. Tính lực phục hồi cực đại và lực phục hồi cực tiểu. Bài 4. Con lắc xo nằm trên mặt phẳng nghiêng góc 30 0 với phơng ngang, điểm treo ở trên, trục ox hớng xuống, gốc O ở VTCB. Nâng vật lên cách VTCB 4cm rồi thả nhẹ cho vật dao động điều hoà với tần số góc 10rad/s, lấy pha dao động ban đầu là /4. a. Viết phơng trình dao động của con lắc. b. Xác định quãng đờng vật đi đợc cho đến khi vật có toạ độ x = A 3 /2cm lần thứ 3 . c. Xác định độ lớn của lực cực đại mà xo tác dụng lên điểm treo. Cho m = 100g Bài 5. Hai xo có độ cứng là k 1 = 40N/m, k 2 = 60N/m mắc nối tiếp nằm ngang, vật m có khối lợng 600g. Tại VTCB ngời ta truyền cho vật vận tốc 31,4cm/s, lấy pha dao động ban đầu là -/2. a. Viết phơng trình dao động của vật. b. Xác định thời gian vật qua vị trí có toạ độ x = A 2 /2cm lần thứ nhất theo chiều dơng của trục ox. c. Xác định vận tốc trung bình của chuyển động trong khoảng thời gian ở câu b. d. Xác định lực đàn hồi và lực phục hồi cực đại và cực tiểu. B. Phần trắc nghiệm. Câu 1. Một vật dao động điều hoà với phương trình t 6 x Acos π ω   = −  ÷   . Gốc toạ được chọn tại vị trí cân bằng của vật. Hỏi gốc thời gian được chọn khi vật ở vị trí nào? A. Ở vị trí A50x , = B. Ở vị trí A50x , −= C. Ở vị trí A350x , = D. Ở vị trí A350x , −= Câu 2. Tần dao động của con lắc xo gồm xo có độ cứng k và vật nặng có onthionline.net 007: Một lắc xo nằm ngang gồm vật nặng tích điện q = 20 µC xo có độ cứng k = 10 N/m Khi vật nằm cân bằng, cách điện, mặt bàn nhẵn xuất tức thời điện trường không gian bao quanh có hướng dọc theo trục xo Sau lắc dao động đoạn thẳng dài cm Độ lớn cường độ điện trường E A 2.104 V/m B 2,5.104 V/m C 1,5.104 V/m D.104 V/m Vì chiều dài đoạn thẳng dao động 4cm suy biên độ A = 2cm Khi vật m dao động hợp lực điện trường lực đàn hồi gây gia tốc a cho vật Tại vị trí biên, vật có gia tốc max Khi ta có: Fđ - Fđh = m.amax k ⇔ qE - kA= m ω A = m .A m ⇔ qE = 2kA Suy E = 2.104 V/m Trang 1 NHẬN DẠNG VÀ GIẢI NHANH BÀI TẬP CON LẮC XO Câu 1. Một vật thực hiện dao động điều hòa với biên độ A = 10 cm và tân số f = 2 Hz. Chọn gốc thời gian là lúc nó đạt li độ cực đại dương. Kết quả nào sau đây là sai? A. Tần số góc  = 4  rad/s B. chu kì: T = 0,5 s C. Pha dao động:  = + 2  D. Phương trình x = 10cos(4  t) cm Câu 2. Một con lắc xo dao động với tần số 10Hz. Kéo vật theo phương thẳng đứng xuống dưới vị trí cân bằng một đoạn 2 cm rồi thả nhẹ cho vật dao động. Chọn gốc toạ độ tại vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống dưới. Phương trình dao động của vật là: A. x = 2cos   t.20  (cm,s). B. x = 2cos    t.20 (cm,s). C. x = 2cos        2 .20   t (cm,s). D. x = 2 cos        2 .20   t (cm,s). Câu 3. Một vật có khối lượng m = 1 kg dao động điều hoà theo phương ngang với chu kì T = 2 s. Vật qua vị trí cân bằng với v o = 31,4 cm/s = 10π cm/s. Chọn t = 0 lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Phương trình dao động của vật là biểu thức nào A. x = 5cos(  t -  /2) (cm) B. x = 10cos(  t -  /2) (cm) C. x = 5cos  t (cm) D. x = 10cos(  t +  /2) (cm) Câu 4. Một con lắc xo gồm vật nặng có khối lượng m = 80 g và xo có khối lượng không đáng kể, đầu tiên được giữ cố định. Vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với tần số 4,5 Hz. Trong quá trình dao động, xo ngắn nhất là 40 cm và dài nhất là 56 cm. Lấy g = 9,8 m/s 2 . Chọn gốc toạ độ ở vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống, t = 0 là lúc xo ngắn nhất. Phương trình dao động của vật có dạng: A. x = 8cos(9  t +  ) cm B. x = 8cos(9  t) cm C. x = 8 2 cos(9  t +  ) cm D. x = 8 2 cos(9  t) cm Câu 5. Một vật dao động điều hoà với tần số góc ω=10 5 rad/s. Tại thời điểm t = 0 vật có li độ x = 2 cm và có vận tốc -20 15 cm/s. Phương trình dao động của vật là A. x = 2cos( 6/510  t ) cm B. x = 2cos( 3/510  t ) cm C. x = 22 cos( 3/2510  t ) cm D. x = 4cos( 3/510  t ) cm Trang 2 Câu 6. Một vật dao động điều hoà với chu kì 0,2 s. Khi vật cách vị trí cân bằng 2 2 cm thì nó có vận tốc 20π 2 cm/s. Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân bằng theo chiều âm thì phương trình của vật là A. x = 4cos(10πt + π/2) m. B. x = 0,4 cos(10πt + π/2) cm. C. x = 4cos(10πt + π/2) cm. D. x = 4 cos(10πt - π/2) cm. Câu 7. Con lắc xo gồm vật m và xo độ cứng k treo thẳng đứng. Ở VTCB xo giãn một đoạn 10 cm. Lúc t = 0, vật đứng yên, truyền cho nó vận tốc 40 cm/s theo chiều âm quỹ đạo. Phương trình dao động của hệ vật xo. A. x = 4cos(10t + ) (cm,s) B. x = 2cos(10t + /2) (cm,s). C. x = 4cos10t (cm,s).` D. x = 4cos(10t + /2) (cm,s) Câu 8. Một con lắc xo treo thẳng đứng, vật treo có m = 400 g, độ cứng của xo K = 100 N/m. Lấy g = 10m/s 2 , 10 2   . Kéo vật xuống dưới VTCB 2 cm rồi truyền cho vật vận tốc 310  v cm/s, hướng lên. Chọn gốc O ở VTCB, Ox hướng lên, t = 0 khi truyền vận tốc. Phương trình dao động của vật là: A. ) 3 2 5cos(4    tx cm B. ) 3 4 5cos(4    tx cm C. ) 3 5cos(4    tx cm D. ) 6 5sin(2    tx cm Câu 9. Một con lắc xo gồm vật nặng 200 g, xo có độ cứng 50 N/m treo thẳng đứng hướng lên. Ban đầu đưa vật đến vị trí xo nén 2 cm rồi thả tay. Chọn gốc toạ độ ở vị trí cân bằng, chiều dương hướng xuống, gốc thời gian (t = 0) là lúc vật ở vị trí x = +1 cm và di chuyển theo chiều dương Ox. Phương trình dao động của vật là: A. x = 2cos        3 .105  t cm. B. x = 2cos        3 .105  t cm. C. x = 2 2 cos        3 .105  t cm. D. x = 4cos        3 .105  t cm. Câu 10. Một con lắc xo dao động với biên độ 6 cm. Xác định li độ của vật khi động năng gấp Bài toán : CON LẮC XO CON LẮC XO 1. Cấu tạo: - Con lắc xo gồm một là xo có độ cứng k (N/m) có khối lượng không đáng kể, một đầu cố định, đầu còn lại gắng vào vật có khối lượng m. - Điều kiện để con lắc xo dao động điều hòa là bỏ qua ma sát, lực cản và vật dao động trong giới hạn đàn hồi. 2. Phương trình dao động của con lắc xo x = Acos (ωt + φ) (cm) Với: • x: li độ dao động hay độ lệch khỏi vị trí cân bằng. (cm) • A: Biên độ dao động hay li độ cực đại (cm) • ω : tần số góc của dao động (rad/s) • φ : pha ban đầu của dao động (t = 0) • (ωt + φ) : pha dao động tại thời điểm t. (rad) ♦ Tần số góc: -Tần số góc của con lắc xo (rad/s) ♦ Chu kì: -Chu kì của con lắc ♦ Tần số: -Tần số dao động của con lắc xo 3. Năng lượng dao động của con lắc xo ♦ Động năng: Thiên Cường 1 Bài toán : CON LẮC XO ♦ Thế năng (thế năng đàn hồi của xo): ♦ Cơ năng: Đơn vị : k (N.m); m (kg); x (m); A (m) 4. Các dạng dao động của con lắc xo 4.1. Con lắc xo chuyển động trên mặt phẳng ngang. Đặc điểm: - Tại vị trí cân bằng xo không bị biến dạng, . - Lực đàn hồi tác dụng lên xo chính là lực hồi phục với 4.2. Con lắc xo chuyển động thẳng đứng. Đặc điểm: - Tại vị trí cân bằng xo biến dạng (giãn hoặc nén) một đoạn được cho bởi biểu thức . Mà nên . Từ đó ta có công thức tính chu kỳ tần số dao động của con lắc xo trong trường hợp này: - Chiều dài tại vị trí cân bằng, chiều dài cực đại, cực tiểu của xo trong quá trình vật dao động: Thiên Cường 2 Bài toán : CON LẮC XO • Chiều dài tại VTCB: • Chiều dài cực đại : • Chiều dài cực tiểu : - Lực đàn hồi tác dụng lên xo trong quá trình vật dao động (F dh ): • Phương : cùng phương chuyển động của vật. • Chiều : luôn hướng về phía vị trí cân bằng. • Độ lớn : , với là độ biến dạng của xo tại vị trí đang xét (lò xo có thể bị dãn hoặc nén). Gọi x là vị trí đang xét . Chú ý : Việc chọn dấu + hay – trong công thức trên phụ thuộc vào việc xo bị dãn hay nén và chiều dương mà ta chọn như thế nào. • Đơn vị : Fdh (N); k(N/m); (m) Các trường hợp đặc biệt: - Lực đàn hồi cực đại : - Lực đàn hồi cực tiểu : Chú ý : Nếu đề bài cho biết tỉ số thì ta hiểu là . 4.3. Con lắc xo chuyển động trên mặt phẳng nghiêng góc α so với phương ngang. Đặc điểm : - Tại vị trí cân bằng xo biến dạng (giãn hoặc nén) một đoạn được cho bởi biểu thức . Mà nên : Thiên Cường 3 Bài toán : CON LẮC XO - Chiều dài của xo tại vị trí cân bằng cũng như chiều dài cực đại và cực tiểu tính tương tự như trường hợp vật chuyển động thẳng đứng. 5. Cắt ghép xo 5.1. xo ghép song song: Sơ đồ ghép : xo 1 – vật xo 2. Công thức tính : gọi k là độ cứng tương đương của hệ xo, khi đó k = k 1 + k 2 Nếu cùng treo một vật có khối lượng m vào xo 1, xo 2 và hệ xo thì ta có: 5.2. xo ghép nối tiếp: Sơ đồ ghép : xo 1 – xo 2 – vật. Công thức tính : Gọi k là độ cứng tương đương của hệ xo, khi đó Nếu cùng treo một vật có khối lượng m vào xo 1, xo 2 và hệ xo thì ta có: Thiên Cường 4 Bài toán : CON LẮC XO 5.3. Cắt xo: Một xo có độ cứng k, chiều dài được cắt thành các xo có độ cứng k 1 , k 2 , … và chiều dài tương ứng là thì có: *Chú ý : Gắn xo có độ cứng k vào vật khối lượng m1 được http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com ÔN, LUYN THI I HC VT - DAO NG C CH  2: CON LC XO 1 I: KIN THC. * Con lc xo + Con lc xo gm mt xo có  cng k, khi lng không áng k, mt u gn c nh, u kia gn vi vt nng khi lng m c t theo phng ngang hoc treo thng ng. + Con lc xo là mt h dao ng iu hòa. + Phng trình dao ng: x = Acos(ωt + ϕ). + Vi: ω = m k + Chu kì dao ng ca con lc xo: T = 2π k m . + Lc gây ra dao ng iu hòa luôn luôn hng v v trí cân bng và c gi là lc kéo v hay lc hi phc. Lc kéo v có  ln t l vi li  và là lc gây ra gia tc cho vt dao ng iu hòa. Biu thc i s ca lc kéo v: F = - kx. Lc kéo v ca con lc xo không ph thuc vào khi lng vt. * Nng lng ca con lc xo + ng nng : W  = 2 1 mv 2 = 2 1 mω 2 A 2 sin 2 (ωt+ϕ). + Th nng: W t = 2 1 kx 2 = 2 1 k A 2 cos 2 (ωt + ϕ) ng nng và th nng ca vt dao ng iu hòa bin thiên vi tn s góc ω’=2ω, tn s f’=2f và chu kì T’= 2 T . + C nng: W = W t + W  = 2 1 k A 2 = 2 1 mω 2 A 2 = hng s. C nng ca con lc t l vi bình phng biên  dao ng. C nng ca con lc xo không ph thuc vào khi lng vt. C nng ca con lc c bo toàn nu b qua mi ma sát. MT S CÔNG THC VÀ CHÚ Ý 1. Tn s góc: k m ω = ; chu k: 2 2 m T k π π ω = = ; tn s: 1 1 2 2 k f T m ω π π = = = iu kin dao ng iu hoà: B qua ma sát, lc cn và vt dao ng trong gii hn àn hi 2. C nng: 2 2 2 1 1 W 2 2 m A kA ω = = Lu ý: + C nng ca vt dao ng iu hoà luôn t l thun vi bình phng biên  + C nng ca con lc n t l thun vi  cng ca xo, không ph thuc vào khi lng vt. 3.  bin dng ca xo thng ng khi vt VTCB: CH  2: CON LC XO k m k m http://lophocthem.com Phone: 01689.996.187 vuhoangbg@gmail.com ÔN, LUYN THI I HC VT - DAO NG C CH  2: CON LC XO 2 mg l k ∆ =  2 l T g π ∆ = *  bin dng ca xo khi vt VTCB vi con lc xo nm trên mt phng nghiêng có góc nghiêng !: sin mg l k α ∆ =  2 sin l T g π α ∆ = + Chiu dài xo ti VTCB: l CB = l 0 + ∆l (l 0 là chiu dài t nhiên) + Chiu dài cc tiu (khi vt v trí cao nh∀t): l Min = l 0 + ∆l – A + Chiu dài cc i (khi vt v trí th∀p nh∀t): l Max = l 0 + ∆l + A  l CB = (l Min + l Max )/2 + Khi A >∆l (Vi Ox hng xung): X ét trong mt chu k (mt dao ng) - Th#i gian xo nén tng ng i t∃ M 1 n M 2 . - Th#i gian xo gin tng ng i t∃ M 2 n M 1 . 4. Lc kéo v hay lc hi phc F = -kx = -mω 2 x c im: * Là lc gây dao ng cho vt. * Luôn hng v VTCB * Bin thiên iu hoà cùng tn s vi li  Lu ý: Lc kéo v ca con lc xo t l thun vi  cng ca xo, không ph thuc khi lng vt. 5. Lc àn hi là lc a vt v v trí xo không bin dng. Có  ln F h = kx * (x * là  bin dng ca xo) * Vi con lc xo nm ngang thì lc kéo v và lc àn hi là mt (vì ti VTCB xo không bin dng) * Vi con lc xo thng ng hoc t trên mt phng nghiêng +  ln lc àn hi có biu thc: * F h = k|∆l + x| vi chiu dng hng xung * F h = k|∆l - x| vi chiu dng hng lên + Lc àn hi cc i (lc kéo): F Max = k(∆l + A) = F Kmax (lúc vt v trí th∀p nh∀t) + Lc àn hi cc tiu: * Nu A < ∆l  F Min = k(∆l - A) = F KMin * Nu A % ∆l  F Min = 0 (lúc vt i qua v trí xo không bin dng) Lc &y (lc nén) àn hi cc i: F Nmax = k(A - ∆l) (lúc vt v trí cao nh∀t). Chú ý:Vì lc &y àn hi nh hn lc kéo àn hi cc i nên trong d  BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ MÔN VẬT 12 I CON LẮC XO: o VTCB Con lắc xo: Gồm vật nhỏ khối lượng m gắn vào đầu xo có độ cứng k, đầu xo giữ cố định Vị trí cân bằng: Là vị trí xo không bị biến dạng (Con lắc lị xo nằm ngang) II KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA CON LẮC XO VỀ MẶT ĐỘNG LỰC HỌC: Chọn trục tọa độ Ox trùng với trục xo, chiều dương chiều tăng độ dài xo Gốc tọa độ vị trí cân o Khi vật li độ x: Lực đàn hồi xo F = - kx (1) x x  F  N  o x P Hợp lực tác  dụng vào vật:   Vì: P  N  nên: F  ma + Từ (1) (2) ta có:     F  P  N  ma (2) k a x m k k  Đặt:   a   x   x m m  Nghiệm phương trình có dạng : x = Acos(t+) Kết luận : Dao động lắc xo dao động điều hòa với tần số góc chu kỳ x’’ +2x= Với A,  hai số  k m T  2 m k f  1  T 2 k m Lực kéo hay lực hồi phục : Lực hướng vị trí cân gọi lực kéo Vật dao động điều hòa có lực kéo tỉ lệ với li độ x Biểu thức : F = -kx = - m2x Đặc điểm: * Là lực gây gia tốc cho vật dao động * Luôn hướng VTCB tỉ lệ với li độ dao động * Biến thiên điều hoà tần số với li độ Chú ý : Lực đàn hồi lực đưa vật vị trí xo không biến dạng Có độ lớn Fđh = kx* (x* độ biến dạng xo) Với lắc xo nằm ngang lực kéo lực đàn hồi (vì VTCB xo không biến dạng) III KHẢO SÁT DAO ĐỘNG CỦA XO VỀ MẶT NĂNG LƯỢNG: Động lắc xo: 2 2 Wđ  mv  m A sin (t   )  Wsin (t   ) 2 Wđ(J); m(kg); v(m/s) Thế lắc xo: Wt  kx Wt (J); k(N/m); x(m) 1 2 2 2 Wt  m x  m A cos (t   )  Wco s (t   ) 2 Cơ lắc xo Sự bảo toàn năng: a Cơ lắc xo tổng động năng: 1 2 W  mv  kx 2 W  Wđ  Wt  m A2 W (J) b Khi ma sát: 2 W  kA  m A  const 2  Cơ lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động  Khi ma sát, lắc bảo toàn Nhận xét : + Động biến thiên tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2 + Thời gian liên tiếp lần động T/4 +Cơ lắc xo bảo toàn tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Chú ý : Đối với xo thẳng đứng + Độ biến dạng xo thẳng đứng vật VTCB: mg l  k  l T  2 g -A nén l -A l giãn O O giãn A A x x Hình a (A < l) Hình b (A > l) + Chiều dài xo VTCB: lCB = l0 + l (l0 chiều dài tự nhiên) + Chiều dài cực tiểu (khi vật vị trí cao nhất): lMin = l0 + l – A + Chiều dài cực đại (khi vật vị trí thấp nhất): lMax = l0 + l + A  lCB = (lMin + lMax)/2 -A + Khi A >l - Thời gian xo nén lần thời gian ngắn để vật đitừ vị trí x1 = -l đến x2 = -A - Thời gian xo giãn lần thời gian ngắn để vật đitừ vị trí x1 = -l đến x2 = A, +Lưu ý:Trong dao động (một chu kỳ) xo nén lầnvà giãn lần nén l -A l giãn O O giãn A A x Hình a (A < l) x Hình b (A > l) Giãn + Lực đàn hồi cực đại: FMax = k(l +A) Nén A -A  l (lúc vật vị trí thấp nhất) x + Lực đàn hồi cực tiểu * Nếu A < l  FMin = k(l - A) * Nếu A ≥ l  FMin = (lúc vật qua Hình vẽ thể thời gian xo nén vị trí xo không biến dạng) giãn chu kỳ (Ox hướng xuống) v0 π  π v  v max / W®=Wt v  v max / DẶN DÒ + CÁC BÀI TẬP VÀ CÂU HỎI+ TÀI LIỆU SBT + HỌC BÀI VÀ LÀM BÀI TẬP, đọc trước BÀI HỌC ĐẾN ĐÂY LÀ HẾT CHÚC CÁC EM HỌC TỐT [...]... m A  const 2 2  Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương biên độ dao động  Khi không có ma sát, cơ năng của con lắc được bảo toàn Nhận xét : + Động năng và thế năng biến thiên cùng tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T/2 + Thời gian liên tiếp giữa 2 lần động năng bằng thế năng là T/4 +Cơ năng của con lắc xo luôn được bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ dao động Chú ý : Đối với xo thẳng... dạng của xo thẳng đứng khi vật ở VTCB: mg l  k  l T  2 g -A nén l -A l giãn O O giãn A A x x Hình a (A < l) Hình b (A > l) + Chiều dài xo tại VTCB: lCB = l0 + l (l0 là chiều dài tự nhiên) + Chiều dài cực tiểu (khi vật ở vị trí cao nhất): lMin = l0 + l – A + Chiều dài cực đại

Ngày đăng: 31/10/2017, 04:18

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan