Phương pháp, bài tập vật lý THPTQG theo 4 cấp độ khó tăng dần 2019

CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I TĨM TẮT LÝ THUYẾT Chu kì, tần số, tần số góc:   2f  2 t ;T  (t thời gian để vật thực n dao động) T n Dao động A Dao động cơ: Chuyển động qua lại quanh vị trí đặc biệt, gọi vị trí cân B Dao động tuần hoàn: Sau khoảng thời gian gọi chu kỳ, vật trở lại vị trí cũ theo hướng cũ C Dao động điều hòa: dao động li độ vật hàm cosin (hay sin) theo thời gian Phương trình dao động điều hòa (li độ): x  A.cost   + x: Li độ, đo đơn vị độ dài cm m + A  xmax : Biên độ (ln có giá trị dương) + Quỹ đạo dao động đoạn thẳng dài L = 2A + rad / s : tần số góc; rad  : pha ban đầu; t   : pha dao động + xmax  A, x  Phương trình vận tốc: v  x  Asint   + v chiều với chiều chuyển động (vật chuyển động theo chiều dương v  , theo chiều âm v  )  + v ln sớm pha so với x Tốc độ: độ lớn vận tốc v  v + Tốc độ cực đại v max + Tốc độ cực tiểu v  A vật vị trí cân x    vật vị trí biên  x  A Phương trình gia tốc 2 a  v   Acos  t     x + a có độ lớn tỉ lệ với li độ ln hướng vị trí cân  + a ln sớm pha so với v; a x ngược pha + Vật VTCB: x  0; v + Vật biên: x  A; v max  A.; a  0; v max 0  A Hợp lực tác dụng lên vật (lực hồi phục) + F có độ lớn tỉ lệ với li độ ln hướng vị trí cân Trang + Dao động đổi chiều hợp lực đạt giá trị cực đại Trang + Fhp  kA  m A : vị trí biên + Fhp  : vị trí cân Các hệ thức độc lập a)  x 2  v  v2 2  1A x         a   A    b)a   x c)  a 2  v  a2 v 2  1A          A   A a) đồ thị (v, x) đường elip b) đồ thị (a, x) đoạn thẳng qua gốc tọa độ c) đồ thị (a, v) đường eỉip d)F  k.x d) đồ thị (F, x) đoạn thẳng qua gốc tọa độ F2 v2  F 2  v  2 e)      A   m   kA   A  e) đồ thị (F, v) đường elip Chú ý:  Với hai thời điểm t1, t2  x 2  v 2  x 2 vật có cặp giá trị x , v x , 1 v2  v 2 1 2  A    A   A    A   x x 2 A v v 2  2 A   A ta có hệ thức tính A & T sau: v122 2 x2122  12 21 xv v v  T  2 x  x1   x112v2222 2v 22 x    xv1v  v 1  Sự đổi chiều đại lượng:  Các vectơ a, F đổi chiều qua VTCB  Vectơ v đổi chiều qua vị trí biên  Khi từ vị trí cân O vị trí biên:  Nếu a↑↓v  chuyển động chậm dần  Vận tốc giảm, ly độ tăng  động giảm, tăng  độ lớn gia tốc, lực kéo tăng  Khi từ vị trí biên vị trí cân O  Nếu a↑↑v  chuyển động nhanh dần  Vận tốc tăng, ly độ giảm  động tăng, giảm  độ lớn gia tốc, lực kéo giảm  Ở khơng thể nói vật dao động nhanh dần “đều” hay chậm dần “đều” dao động loại chuyển động có gia tốc a biến thiên điều hòa khơng phải gia tốc a số CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH   Ví dụ 1: Một vật dao động với phương trình x  5cos 4t  cm Tại thời điểm t = ls xác định li   6  độ dao động A 2,5cm B 5cm Giải Tại t= 1s ta có t    4   C 2,5 3cm D 2,5 2cm rad Trang     x  5cos 4   5cos      6   6  2,5 3cm  Chọn đáp án C Ví dụ 2: Chuyển phương trình sau dạng cos         A x  5cos 3t  cm  x  5cos 3t     5cos 3t  cm       3 3         B x  5sin 4t  cm   6          2   x  5cos 4t   cm  5cos 4t      5cos 4t  cm       6       Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa với tần số góc 40cm / s Hãy xác định biên độ dao động?  10rad / s , vật có li độ cm tốc độ A 4cm Giải C 6cm B 5cm v22 x  Ta có: A   2  Chọn đáp án B 32  D 3cm  025cm Ví dụ 4: Một vật dao động điều hòa 0với biên độ A  5cm, vật có li độ 2,5cm tốc độ vật 3cm / s Hãy xác định vận tốc cực đại dao động? A 10m / s Giải x B 8m / s C 10cm / s D 8cm / s  v  Ta có:        vmax  10cm / s  A   vmax   Chọn đáp án C II BÀI TẬP A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Đối với dao động điều hòa chất điểm chất điểm đến vị trí biên có A tốc độ không gia tốc cực đại B tốc độ không gia tốc không C tốc độ cực đại gia tốc cực đại D tốc độ cực đại gia tốc không Bài 2: Đồ thị biểu diễn biến thiên vận tốc theo li độ dao động điều hoà có dạng A đường hyperbol B đường parabol C đường thẳng D đường elip Bài 3: Vận tốc gia tốc dao động điều hòa thỏa mãn mệnh đề sau đây? A Ở vị trí biên vận tốc triệt tiêu, gia tốc triệt tiêu Trang B Ở vị trí biên vận tốc cực đại, gia tốc triệt tiêu C Ở vị trí cân vận tốc cực đại, gia tốc cực đại D Ở vị trí cân vận tốc cực đại, gia tốc triệt tiêu Bài 4: Khi vật dao động điều hoà, đại lượng sau thay đổi? A Thế B Vận tốc C Gia tốc D Cả đại lượng   Bài 5: Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình x  2sin t  cm Pha ban đầu dao   Trang  động  rad C   rad 2 Bài 6: Chọn hệ thức sai mối liên hệ x, A, v, dao động điều hòa A  rad B A v  x  A   2 2 C A  x  2  2 B x  A  v v2  2 D v    A  x  2 D 2  Bài 7: Một vật dao động điều hòa chuyển động từ vị trí cân đến vị trí biên âm A vận tốc ngược chiều với gia tốc B độ lớn vận tốc gia tốc tăng C vận tốc gia tốc có giá trị âm D độ lớn vận tốc gia tốc giảm  5  cm Pha ban đầu Bài 8: Cho chất điểm dao động điều hòa với phương trình: x  3sin t      dao động nhận giá trị sau  2 A rad B rad  C rad D Không thể xác định Bài 9: Gia tốc vật dao động điều hoà A hợp lực tác dụng vào vật B vị trí có gia tốc C vật hai biên D vật vị trí có vận tốc Bài 10: Đồ thị biểu diễn biến thiên gia tốc theo li độ dao động điều hồ có dạng A đoạn thẳng B đường hình sin C đường thẳng D đường elip Bài 11: Trong phương trình dao động điều hồ x  Acost   Chọn đáp án phát biểu sai A Biên độ A không phụ thuộc vào gốc thời gian B Pha ban đầu  không phụ thuộc vào gốc thời gian C Tần số góc phụ thuộc vào đặc tính hệ D Biên độ A phụ thuộc vào cách kích thích dao động Bài 12: Gia tốc dao động điều hoà A đạt giá trị cực đại qua vị trí cân B ln ln không đổi Trang C biến đổi theo hàm sin theo thời gian với chu kì T D ln ln hướng vị trí cân tỉ lệ với li độ Bài 13: Nhận xét ly độ hai dao động điều hoà pha đúng? A Luôn B Luôn trái dấu C Ln dấu D Có li độ trái dấu Bài 14: Vật dao động điều hồ có tốc độ khơng vật vị trí A có li độ cực đại B mà lực tác động vào vật không C cân D mà lò xo khơng biến dạng Bài 15: Biết pha ban đầu vật dao động điều hòa, ta xác định A cách kích thích dao động B chu kỳ trạng thái dao động C chiều chuyển động vật lúc ban đầu D quỹ đạo dao động B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Phương trình vận tốc vật v  Acost Phát biểu sau đúng? A Gốc thời gian lúc vật qua VTCB theo chiều dương B Gốc thời gian lúc vật có li độ x = A C Gốc thời gian lúc vật có li độ x = -A D Cả A B Bài 2: Chọn hệ thức liên hệ x, A, v, dao động điều hòa 2 A x  A  v2  2 2 C v    A  x  2 B x  v  x2  2 D v    x  A  2 Bài 3: Một vật dao động điều hòa, phút thực 30 dao động toàn phần Quãng đường mà vật di chuyển 8s 64 cm Biên độ dao động vật A cm B cm C cm D cm Bài 4: Trong dao động điều hòa, li độ, vận tốc gia tốc ba đại lượng biến thiên tuần hồn theo thời gian có A biên độ B tần số C pha ban đầu D pha Bài 5: Chọn đáp án ĐÚNG Một vật dao động điều hồ, có qng đường chu kỳ 32 cm Biên độ dao động vật A cm B cm Bài 6: Pha dao động dùng để xác định C 16 cm A trạng thái dao động B biên độ dao động C chu kì dao động D tần số dao động Bài 7: Gia tốc tức thời dao động điều hòa biến đổi D cm Bài 1: Khi gắn nặng m1 vào lò xo, dao động với chu kỳ T1  1, s Khi gắn nặng m2 lò xo dao động với chu kỳ động với chu kỳ: A T  2s T2  1, s B T  4s vào Khi gắn đồng thời hai nặng m1, m2 vào lò xo dao C T  2,8s D T  1, 45s Bài 2: Khi gắn vật có khối lượng m1  4kg vào lò xo có khối lượng khơng đáng kể, dao động với chu kì T1  ls Khi gắn vật khác có khối lượng m2 vào lò xo dao động với khu kì T2  0,5s Khối lượng m2 bằng: A 0,5kg B 2kg C 1kg D 3kg Bài 3: Lần lượt treo hai vật m m vào lò xo có độ cứng k  40N / m, kích thích cho chúng dao động Trong thời gian định m1 thực 20 dao động, m thực 10 dao động Nếu treo vật vào lò xo chu kì dao động hệ bằng bao nhiêu? A m1  0,5kg m2  2kg C m1  1kg m2  1kg / 2s B m1  0,5kg m2  1kg Khối lượng m1 m2 D m1  1kg m2  2kg Bài 4: Một lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng k mắc vào vật có khối lượng m hệ dao động với chu kì T  0,9s Nếu tăng khối lượng vật lên lần tăng độ cứng lò xo lên lần chu kì dao động lắc nhận giá trị sau đây: A T'  0, 4s B T'  0, 6s C T'  0,8s D T'  0,9s Bài 5: Treo vật có khối lượng m vào lò xo có độ cứng k vật dao động với chu kì 0,2s Nếu treo thêm gia trọng m  vào lò xo hệ vật gia trọng dao động với chu kì 0,25s Cho 2  10 Lò xo có độ cứng 225g A 10N / m B 100N / m C 400N / m D 900N / m Bài 6: Khối gỗ M  3990g nằm mặt phẳng ngang nhẵn không ma sát, nối với tường lò xo có độ cứng N / cm Viên đạn m  10g bay theo phương ngang với vận tốc v0  60m / song song với s lò xo đến đập vào khối gỗ dính gỗ Sau va chạm hệ vật dao động với biên độ là: A 20cm B 3cm C 30cm D 2cm Bài 7: Một lắc lò xo gồm lò xo đặt mặt phẳng nằm ngang không ma sát Kéo nặng đến vị trí lò xo giãn cm bng nhẹ cho dao động điều hòa với tần số f  /  Hz Tại thời điểm nặng qua vị trí li độ x  cm tốc độ chuyển động nặng A 20cm/s B 20 12cm / s C 20 3cm / s D 10 3cm / s Bài 8: Một lắc lò xo dao động điều hòa với biên độ cm Tại thời điểm t, vận tốc gia tốc viên bi 20 cm/s m / s Tần số dao động A 10Hz B 10 / Hz C 2/ Hz D 5/ Hz Bài 9: Một lắc lò xo gồm lò xo nhẹ có độ cứng k vật nhỏ khối lượng m  0,5 kg Con lắc dao động điều hòa theo phương ngang với chu kì T Biết thời điểm t vật có li độ cm, thời điểm t  T / 4 vật có tốc độ 20 cm/s Giá trị k bằng: A 100 N/m B 50 N/m C 20 N/m D 40 N/m A  cm, chu kỳ T  0,5 s, đặt mặt phẳng nằm Bài 10: Một lắc lò xo dao động với biên độ ngang không ma sát Khối lượng nặng 100g Giá trị lớn lực đàn hồi tác dụng vào nặng A 2,20 N B 0,63 N C 1,26 N D 4,00 N Bài 11: Một lắc lò xo m  0,1kg, k  40 N / m đặt mặt phẳng nằm ngang không ma sát Kéo nặng đến vị trí lò xo giãn cm buông nhẹ Nếu chọn gốc tọa độ O trùng vị trí cân (VTCB) nặng, chiều dương Ox hướng theo chiều nén lò xo Gốc thời gian t  vật qua VTCB lần đầu tiên, phương trình dao động nặng A x  4cos10t   / 2 cm B x  4cos20t   / 2 cm C x  4cos20t   / 2 cm D x  4cos20t   cm Bài 12: Một lắc lò xo m  0,1kg, k  40 N / mđặt mặt phẳng nằm ngang không ma sát Khi vật đứng im vị trí cân truyền cho vận tốc v  0,8 m / dọc theo trục lò xo Thế s động nặng vị trí li độ x  cm có giá trị A Et  8mJ; Ed  24mJ B Et  8mJ; Ed  32mJ C Et  24mJ; Ed  8mJ D Et  32mJ; Ed  24mJ Bài 13: Một lắc lò xo m  200 g, k  20 N / m đặt mặt phẳng nằm ngang không ma sát Chọn trục tọa độ Ox có gốc O trùng vị trí cân nặng, chiều dương Ox hướng theo chiều dãn lò xo Kéo nặng đến vị trí lò xo dãn cm truyền cho vận tốc 0,4 m/s hướng vị trí cân Gốc thời gian t  vật bắt đầu chuyển động Pha ban đầu dao động A 2,33 rad B l,33rad C  /3 rad Bài 14: Một lắc lò xo m  0, kg, k  80 N / m D  rad đặt mặt phẳng nằm ngang không ma sát Kéo nặng đến vị trí lò xo giãn cm thả nhẹ Động lắc biến thiên điều hòa với tần số A 20 /  Hz B 10 /  Hz C 20 Hz D 5/  Hz Bài 15: Để nặng lắc lò xo dao động điều hồ với phương trình x  4cos 10t   / cm Gốc   thời gian chọn vật bắt đầu dao động Các cách kích thích dao động sau đúng? A Tại vị trí cân truyền cho nặng tốc độ 40 cm/s theo chiều dương trục toạ độ B Tại vị trí cân truyền cho nặng tốc độ 40 cm/s theo chiều âm trục toạ độ C Thả vật không vận tốc đầu biên dương D Thả vật không vận tốc đầu biên âm Bài 16: Một lắc lò xo m  0, 2kg, k  80N / m đặt mặt phẳng nằm ngang không ma sát Kéo nặng đến vị trí lò xo giãn cm thả nhẹ Trong trình dao động, lắc biến thiên điều hòa với biên độ A 16 mJ B mJ C 32 mJ D 16 J Bài 17: Một lắc lò xo m  0, 2kg, k  80N / mđặt mặt phẳng nằm ngang không ma sát Kéo nặng đến vị trí lò xo giãn cm thả nhẹ Trong trình dao động, động lắc biến thiên điều hòa quanh giá trị cân là: A 32 mJ B mJ C 16 mJ D mJ Bài 18: Một lò xo treo thẳng đứng trường trọng lực, đầu phía lò xo treo vào điểm cố định I Nếu đầu phía treo vật có khối lượng m lắc dao động với chu kì T  0, s Nếu đầu 1 phía treo vật có khối lượng m2 lắc dao động với chu kì T  0,5 s vật có khối Nếu đầu phía treo ml  m2 lắc dao động với chu kì: A T  0,90 s B T  0,30 s C T  0, 20 s D T  0, 45 s Bài 19: Một vật có khối lượng m  200 g treo vào lò xo phương thẳng đứng làm dãn cm Biết hệ dao động điều hòa, q trình vật dao động chiều dài lò xo biến thiên từ 25 cm đến 35 cm Lấy g  10m / s , A 1250 J lắc lò xo B 0,125 J Bài 20: Một lắc lò xo thẳng đứng có C 12,5 J D 125 J k 100N / m, m  200g, lấy g  10m / s , đầu lò xo nối với điểm treo sợi (hình vẽ) Để trình dao động điều hồ sợi ln căng biên độ A dao động phải thoả mãn A A  B A  C A  D A  4cm 2cm 4cm 2cm C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Ban đầu dùng lò xo treo vật M tạo thành lắc lò xo dao động với biên độ A Sau lấy lò xo giống hệt lò xo nối thành lò xo dài gấp đơi, treo vật M vào lò xo kích thích cho hai hệ dao động Biết hệ cũ Biên độ dao động hệ là: A A'  2A B A'  2A C A'  0,5A D A'  4A Bài 2: Cho hai lò xo có độ cứng k1 k2 +: Khi hai lò xo ghép song song mắc vào vật M  2kg dao động với chu kì T  2 / s +: Khi hai lò xo ghép nối tiếp mắc vào vật M  2kg dao động với chu kì T'  3T / Độ cứng k1, k2 s  hai lò xo là: A 30 N/m; 60 N/m B 10 N/m; 20 N/m C N/m; 12 N/m D Đáp số khác Bài 3: Khi treo vật có khối lượng m vào lò xo k vật dao động với chu kỳ T  0,8s Nếu treo vật 1 vào lò xo có độ cứng k2 vật dao động với chu kì T  0, s Khi mắc vật m vào hệ lò xo mắc song song chu kỳ dao động vật m là: A T  0, 48 B T  s s C T  1, s D T  0, s Bài 4: Một lò xo có độ cứng 50 N/m, mắc với vật m hệ dao động với chu kì ls, người ta cắt lò xo làm hai phần ghép hai lò xo song song nhau, gắn vật vào hệ lò xo cho dao động hệ có chu kì bao nhiêu? A 0,5s B 0,25s C 4s D 2s Bài 5: Một vật nặng M treo vào lò xo có độ cứng k1 dao động với tần số f1 , treo vào lò xo có độ cứng k2 dao động với tần số f2 Dùng hai lò xo mắc song song với treo vật M vào vật dao động với tần số là: A B f1 f f f f f1 2 C D 2 f1  f2 f1.f2  f Bài 6: Hai lò xo l1 l có độ dài Khi treo vật m vào lò xo l chu kỳ dao động vật f T1  treo vật vào lò xo l2 2thì chu kỳ dao động vật 0,4s Nối hai lò xo với hai 0,3s, đầu để lò xo độ dài treo vật vào hệ hai lò xo chu kỳ dao động vật là: A 0,12s B 0,24s C 0,36s D 0,48s Bài 7: Một vật nặng treo vào lò xo có độ cứng k dao động với tần số f , treo vào lò 1 xo có độ cứng k dao động với tần số f Dùng hai lò xo mắc nối tiếp với treo vật 2 nặng vào vật dao động với tần số bao nhiêu? f1.f2 f1 B f1  f2 f1 C D 2 2 f1.f2 f1  f2 f  Bài 8: Khi mắc vật m vào lò xo k1 vật dao động điều hòa với chu kỳ T1  0, mắc vật m vào lò f s, A xo k2 vật dao động điều hòa với chu kỳ T  0,8 s Khi mắc m vào hệ hai lò xo k , k2 nối tiếp chu kỳ dao động m là: A 0,48s B 0,70s C 1,0s D 1,40s Bài 9: Dùng hai lò xo giống nhau, ghép nối tiếp với nhau, mắc vào vật để tạo thành hệ dao động so với lắc tạo lò xo với vật thì: A Chu kỳ tăng   10 lần C Chu kỳ giảm lần B Chu kỳ giảm lần D Chu kỳ khơng thay đổi Bài 10: Hai lò xo l1 l độ dài tự nhiên l  30 cm Khi treo vật có khối lượng 0,8 kg vào l dao động với chu kỳ T1  0,3 s; treo vật vào lò xo l2, chu kì T2  0, 4s Nối l1, l2 thành lò xo dài gấp đôi Muốn chu kỳ dao động hệ 0,35 s phải tăng hay giảm khối lượng vật bao nhiêu? A Tăng khối lượng vật thêm 40,8 g B Tăng khối lượng vật thêm 408 g C Giảm khối lượng vật 408 g D Kết khác Bài 11: Một lò xo treo vật khối lượng m có chu kỳ dao động 2s, hỏi phải cắt lò xo thành phần để treo m vào phần chu kỳ dao động ls A phần B phần C phần D phần Bài 12: Một cầu nhỏ gắn vào lò xo có độ cứng k hệ dao động với chu kì T Biết độ cứng lò xo tỷ lệ nghịch với chiều dài Hỏi phải cắt lò xo thành phần để treo cầu vào phần chu kì dao động hệ T / : A 16 phần B phần C phần D 12 phần Bài 13: Một vật khối lượng m, gắn vào lò xo có độ cứng k1 dao động với chu kỳ 6s; gắn vào lò xo có độ cứng k dao động với chu kỳ 2 s Khi gắn vào lò xo có độ cứng k  4k  k / 2 động với chu kỳ bằng: A 5,00s B 1,97s C 2,40s D 3,20s Bài 14: Một lắc lò xo cấu tạo lò xo đồng có độ dài tự nhiên lượng m Chu kỳ dao động riêng lắc 3,0 s Nếu cắt ngắn lò xo 30 cm chu kỳ dao động riêng lắc 1,5 s Độ dài ban đầu l lò xo là: dao vật nhỏ khối Trang 63 A 30cm B 50cm C 40cm D 60cm D VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Bài 1: Một lắc lò xo có độ cứng lò xo 200 N/m, khối lượng vật nặng 200 g, lấy g  10 m / s Ban đầu đưa vật xuống cho lò xo dãn 4cm thả nhẹ cho dao động điều hòa theo phương thẳng đứng Xác định lực đàn hồi vật vật có độ cao cực đại A 4N B 10N C 6N D 8N Bài 2: Một vật nhỏ có khối lượng 400 g treo vào lò xo nhẹ có độ cứng 160 N/m Vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ 10 cm Vận tốc vật qua vị trí cân có độ lớn là: Trang 64 A  m / s B  m / s C 6, 28 m / s D  m / s Trang 65 Trang 402 ... chuyển động chậm dần  Vận tốc giảm, ly độ tăng  động giảm, tăng  độ lớn gia tốc, lực kéo tăng  Khi từ vị trí biên vị trí cân O  Nếu a↑↑v  chuyển động nhanh dần  Vận tốc tăng, ly độ giảm  động... li độ 10 cm là: A 4m / s 2 B 2m / s D 10m / s C 9,8m / s Bài 15: Một vật dao động điều hoà, vật có li độ 4cm vận tốc 30cm / s , vật có li độ 3cm vận tốc 40 cm / s Biên độ tần số dao động... với li độ Bài 13: Nhận xét ly độ hai dao động điều hoà pha đúng? A Luôn B Luôn trái dấu C Ln dấu D Có li độ trái dấu Bài 14: Vật dao động điều hồ có tốc độ khơng vật vị trí A có li độ cực đại