Khắc phục một số sai lầm của học sinh khi giải bài tập trắc nghiệm dao động cơ tắt dần, dao động điện từ tắt dần

1 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Trong chương trình cải cách giáo dục nay, vấn đề đổi phương pháp dạy học lấy học sinh làm trung tâm nội dung mà Bộ giáo dục Đào tạo, Sở giáo dục, Nhà trường toàn thể giáo viên quan tâm thực Để góp phần vào nâng cao chất lượng giáo dục, chất lượng chung nhà trường, giáo viên môn vật lí tơi nhận thấy mơn vật lí gần với sống thực, tìm hiểu vật lí giúp em hoàn thiện nhân cách, phát triển tri thức qua phát triển tồn diện mặt Tôi thấy thông qua việc giải tốn vật lí giúp học sinh vận dụng kiến thức thao tác thực hành vào thực tiễn Qua giúp học sinh rèn luyện khả tự học tự sáng tạo, khả làm việc độc lập Từ hình thành phát triển nhân cách tồn diện Trong chương trình vật lí lớp 12, chương “Dao động học” chương “Dao động sóng điện từ” có nhiều dạng tập phức tạp khó Nhóm toán dao động tắt dần dao động điện tắt dần nhóm tập phức tạp khó chương, khơng học sinh có học lực trung bình mà kể học sinh có học lực khá, giỏi thường lúng túng việc tìm cách giải tốn thường mắc số sai lầm Vậy làm cách để giải tốt toán dao động tắt dần học điện từ đồng thời khắc phục số sai lầm giải tập trắc nghiệm vấn đề mà luôn trăn trở, bổ sung, đúc rút kinh nghiệm cho đứng lớp 1.2 Mục đích nghiên cứu Xuất phát từ thực trạng trên, qua kinh nghiệm giảng dạy nhiều năm nhằm giúp cho học sinh khối 12 phát triển hoàn thiện kĩ giải nhanh toán dao động dao động điện từ tắt dần nên mạnh dạn áp dụng đề tài : “KHẮC PHỤC MỘT SỐ SAI LẦM CỦA HỌC SINH KHI GIẢI BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM DAO ĐỘNG CƠ TẮT DẦN, DAO ĐỘNG ĐIỆN TỪ TẮT DẦN, VẬT LÍ 12” để góp phần nâng cao chất lượng, hiệu dạy học nhà trường nói chung khối lớp 12 nói riêng Góp phần tạo điều kiện tốt để em có điều kiện học tập cao sau 1.3 Đối tượng nghiên cứu Các tập dao động tắt dần học, dao động điện từ khắc phục số sai lầm học sinh Học sinh lớp 12 trường THPT Vĩnh Lộc ôn thi THPT Quốc Gia 1.4 Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết dao động tắt dần, xây dựng công thức mới; chọn lọc phương pháp giải tập nhanh, ngắn gọn khắc phục sai lầm học sinh làm tập trắc nghiệm 1.5 Những điểm sáng kiến - Học sinh hiểu biết rõ nguyên nhân gây dao động tắt dần học, dao động điện từ - Học sinh vận dụng kiến thức, công thức giải nhanh tập trắc nghiệm, đồng thời nhận mốt số sai lầm cần khắc phục đáp án gây nhiễu tập trắc nghiệm NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lý luận sáng kiến kinh nghiệm - Căn vào đặc điểm toán dao động tắt dần dao động điện từ tắt dần toán khó mơn vật lí lớp 12 - Căn vào khó khăn thực tế học sinh lớp 12 giải toán dao động tắt dần đề thi THPT Quốc Gia, đề thi học sinh giỏi - Nhằm giúp em học sinh tự tin vượt qua khó khăn đạt kết cao kỳ học sinh giỏi thi THPT Quốc Gia 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Khi gặp toán dao động tắt dần đề thi, đặc biệt đề thi trắc nghiệm không hiểu giải nên em thường chọn đáp án theo cảm tính, cách làm mà số học sinh nhận xét dựa vào may mắn Do em sinh không hiểu không thấy rõ nguyên nhân gây tắt dần dao động lắc, cảu mạch dao động điện từ yếu tố tác động đến từ có cách giải phù hợp Vì chương trình hành đề cập nhiều đến dao động “lý tưởng” mà sách giáo khoa khơng có tập phần dao động tắt dần để em học sinh vận dụng Học sinh học lí thuyết đơn với cảm nhận định tính mà chưa có định lượng Qua khảo sát thực tế thấy 90% học sinh kể học sinh giỏi chưa hiểu thành thạo việc giải toán dao động tắt dần học, dao động điện từ thường mắc số sai lầm giải tập trắc nghiệm có đáp án gây nhiễu 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề - Xây dựng hệ thống công thức giải nhanh loại tập vật lý ôn thi THPT Quốc Gia Đồng thời khắc phục số sai lầm học sinh a Dao động tắt dần Kiến thức lí thuyết x - Dao động tắt dần dao động ∆Α có biên độ giảm dần theo thời gian - Nguyên nhân lực ma sát t lực cản môi trường tác động O vào vật dao động làm giảm dao động vật dẫn đến biên độ dao động vật giảm dần T Lưu ý: Ta xét dao động tắt dần chậm, tức dao động có chu kì coi khơng đổi có biên độ giảm dần Các công thức áp dụng dao động tắt dần * Một lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ ban đầu A (độ lệch khỏi vị trí cân ban đầu) hệ số ma sát µ + Độ giảm biên độ: Sau nửa chu kỳ : Theo định luật bảo toàn năng: 2F 2 kA = kA1 + Fms ( A + A1 ) ⇒ a = A − A1 = ms 2 k 4F Sau chu kì là: ∆A = ms k µ mg µ g = k ω + Biên độ sau nửa chu kì thứ n : An = A − na A (Điều kiện: A n ≥ → n ≤ ; n nguyên) a A n = + Số dao động toàn phần vật thực được: N = ∆A Lưu ý: Nếu lắc lò xo nằm ngang a = + Vật dừng lại Fms ≥ Fhp → µ N ≥ kx0 nên vị trí x vật dừng lại nằm − x0 ≤ x ≤ x0 miền: + Tốc độ cực đại vật đạt từ vị trí biên vị trí cân bằng: Theo định luật bảo tồn lượng: 2 1 kA = mv + kx + Fms ( A − x) ⇒ mv = k ( A2 − x ) + Fms ( A − x) 2 2 F dv = ⇒ x0 = ms Tại vị trí vật đạt tốc độ lớn dt k 1  2 Lúc đó: vmax =  k ( A − x0 ) − Fms ( A − x0 )  Hoặc: vmax = ω ( A − x0 ) m 2  + Quãng đường đến dừng lại: C1: Tính : x =  A  n=  = a, b => lấy phần nguyên a  x0  µ mg ; k + Nếu b > = => n = a + 1; - Tính : x = A – 2nx0 => s= ( + Nếu b < => n = a k A − x2 ) 2µ mg C2: Vật dao động đến nửa chu kì thứ n biên độ dao động vật lúc s = n(2 A − na ) + ( An − x) với An > x0 A n : Chứng minh: Biên độ quãng đường sau nửa chu kì là: A1 = A − a; s1 = A + A1 = A − a A2 = A1 − a = A − 2a; s2 = A1 + A2 = A − 3a An = A − na; sn = A − (2n − 1)a n Quãng đường tổng cộng: s = ∑ si = n.2 A − a [ + + + (2n − 1) ] i =1 tổng dấu ngoặc cấp số cộng n Vậy s = n(2 A − na) ( An = x0 ) + Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại tính theo cơng thức: T 2π ( Chu kỳ dao động riêng T = ) ω * Một lắc đơn dao động tắt dần với biên độ góc nhỏ α chịu tác dụng lực cản có độ lớn khơng đổi Fc τ = N T τ = n + Độ giảm lượng sau chu kì: 1 ∆W= mgl (α 02 − α ) = mgl (α + α )(α − α ) ≈ mgl.∆α α ≈ s0 Fc = 4lα Fc 2 Fc + Độ giảm biên độ góc sau chu kì là: ∆α ≈ mg α + Số dao động thực được: N = ∆α mgα 0T + Độ lớn lực cản: Fc = 4τ l ( Trong đó: T = 2π ; τ thời gian dao động lắc) g Trên tồn kiến thức lí thuyết tình mà em gặp giải tập dao động tắt dần lắc đơn lắc lò xo, công thức giáo viên hướng dẫn để học sinh tự chứng minh để tạo niềm tin vào cơng thức, từ em nhớ để vận dụng giải tập nhanh hiệu Đồng thời khắc phục sai lầm giải Hướng dẫn giải nhanh số tập khắc phục số sai lầm học sinh Bài tập lắc lò xo Câu 1: Một lắc lò xo ngang gồm lò xo có độ cứng k=1N/cm vật m=100g, dao động mặt phẳng ngang, hệ số ma sát vật mặt ngang µ=0,02 Kéo vật lệch khỏi vị trí lò xo khơng biến dạng đoạn 9,5cm thả nhẹ cho vật dao động Quãng đường vật từ bắt đầu dao động đến dừng lại gần giái trị sau đây? A 22,5625m B 25m C 10m D 22,5624m Lời giải đúng: Ta có: x0 = Fms µ mg = = 2.10−4 m ; k k A Tính: n = x = 237,5 Tính : x = A – 2nx0 => s= ( k A2 − x 2 µ mg ) = 22,5624m Chọn D Sai lầm HS: - Năng lượng chuyển hết thành công lực ma sát Chọn A - Khơng nhớ Chọn B C Câu 2: Một lắc lò xo nằm ngang gồm lò xo có độ cứng lò xo k = 100N/m; m = 0,4kg, g = 10m/s2 Kéo vật khỏi vị trí cân đoạn 4cm thả khơng vận tốc ban đầu Trong q trình dao động thực tế có ma sát µ = 5.10-3 Tốc độ lớn mà vật đạt kể từ lúc thả gần giá trị sau đây? A 62,93cm/s B 63,25cm/s C 10cm/s D 25m/s Lời giải đúng: Ta có: Fms ≥ Fhp → µ N ≥ kx0 → x0 ≤ Vây vmax = ω ( A − x0 ) = µ mg = 0, 02cm k 199 cm / s Chọn A 10 Sai lầm HS: - Tốc độ lớn qua VT lò xo không biến dạng lần đầu tiên: vmax = Aω = 63, 25cm / s Chọn B Câu 3: Một lắc lò xo nằm ngang gồm lò xo có độ cứng lò xo k = 10N/m; m = 200g, g = 10m/s Kéo vật khỏi vị trí cân để lò xo dãn đoạn 5cm theo chiều dương trục tọa độ (gốc O vị trí lò xo khơng biến dạng) thả khơng vận tốc ban đầu Trong trình dao động thực tế có ma sát µ =0,05 Thời gian chuyển động thẳng vật từ lúc thả đến vị trí lò xo bị nén 1cm lần gần giá trị sau đây? A 0,25s B 16,97s C 0,296s D 0,222s Lời giải đúng: Trong trục tọa độ Ox, phương trình dao động vật có dạng: x = x0 + A cos(ωt + ϕ ) µ mg k = 1cm ; ω = = 2rad / s k m  x + A cos ϕ =  A = 4cm t =0→ ⇒ ϕ = sin ϕ = O Với x0 = x0 A Phương trình: x = + cos(5 2t )cm 2π Tại vị trí lò xo nén 1cm, có x = −1cm Suy ra: t = ≈ 0, 296s Chọn C 15 Sai lầm HS: - Viết sai phương trình dao động: x = 5cos(5 2t ) Chọn A - Viết PT: x = + cos(5 2t )cm Khi bấm máy tính để Chữ “D” mà hình Chọn B - Thời gian này: ∆t = T Chọn D Câu 4: Gắn vật nhỏ có khối lượng m = 200g vào đầu lò xo nhẹ có độ cứng k = 80 N/m đầu lò xo cố định Kéo m lệch khỏi vị trí cân 10cm dọc theo trục lò xo thả nhẹ cho vật dao động Biết hệ số ma sát m mặt phẳng ngang µ = 0,1 (g = 10m/s2) Chiều dài quãng đường mà vật lúc dừng lại vị trí cân A 2m B 2mm C 200m D 4m Lời giải đúng: Do vật dừng lại vị trí cân nên: W= kA2 = Fms s = µ mgs kA2 80.0,12 s = = = 2(m ) Chọn A → µ mg 2.0,1.0, 2.10 Sai lầm HS: - Không đổi đơn vị m kg Chọn B - Để A(m), m(g) Chọn B - Để A(cm), m(g) Chọn C - Ghi sai công thức: s = kA2 Chọn D µ mg Câu 5: Một lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nặng khối lượng m = 100g lò xo có k = 100N/m Nâng vật lên đến vị trí lò xo khơng biến dạng truyền cho vận tốc 10 30cm / s hướng thẳng đứng lên O VTCB g = π = 10m / s Nếu lực cản môi trường tác dụng lên lắc khơng đổi Fc = 0,1N Tính tốc độ lớn vật sau lò xo nén lần thứ gần giá trị sau đây? A 0,585m/s B 0,617m/s C 0,548m/s D 0,610m/s Lời giải đúng: mv02 kx02 + = 0, 02( J ) Cơ ban đầu vật: W0 = 2 Vật chuyển động chậm dần đến vị trí cao cách vị trí cân đoạn biên độ dao động sau truyền vận tốc: kA12 = W0 − Fc ( A1 − x0 ) ⇒ A1 = 0, 0195m Sau vât xuống nhanh dần đạt tốc độ cực đại vị trí: Fhp = Fc ⇒ x1 = Fc = 0, 001(m) k Vậy vmax = ω ( A1 − x1 ) ≈ 0,585(m / s ) Chọn A Sai lầm HS: - Áp công thức: vmax = ω A1 = (m / s) Chọn B - Hiểu nhầm tốc độ lớn lúc truyền Chọn C Câu 6: Một lắc lò xo gắn mặt phẳng nghiêng góc α = 600 so với mặt phẳng ngang m = 1kg, k = 10N/dm Từ vị trí cân truyền cho vật vận tốc 50cm/s theo phương trục lò xo Do có ma sát vật thực 25 dao động dừng lại vị trí cân Lấy g = 10m / s Hệ số ma sát vật mặt phẳng nghiêng A 0,001 B 0,01 C 0,02 D 0,005 Lời giải đúng: mv02 kA2 = → A = 5cm 2 ka A Ta có: a = = = 0,1cm Hệ số ma sát: µ = 2mg cos α = 0, 01 Chọn B n 50 Biên độ dao động ban đầu: Sai lầm HS: - Đổi sai độ cứng: k = 1N/m Chọn A ka - Nhớ sai công thức hệ số ma sát: µ = 2mg Chọn D Câu 7: Một lắc lò xo nằng ngang gồm lò xo nhẹ có độ cứng k = 500 N / m vật nhỏ có khối lượng m = 50 g Hệ số vật mặt ngang µ = 0,3 kéo vật theo phương ngang để lò xo giãn 1cm thả nhẹ để vật dao động tắt dần Vật dừng lại cách vị trí lò xo khơng biến dạng đoạn A 0,03cm B 0,06cm C 0,02cm D 0,05cm Lời giải đúng: Vị trí lực hồi phục có độ lớn lực ma sát: x0 = µ mg = 0, 03cm k Độ giảm biên độ sau nửa chu kì đầu tiên: a= Fms µ mg = = 6.10−4 m k k Biên độ sau nửa chu kì thứ n là: An = A − na Điều kiện: An ≥ ⇒ n ≤ A ≈ 16, 67 a Ta có: A16 = 0, 04cm > x0 Phương trình dao động vật đến thời điểm này: x = 0, 03 + 0, 01cos(100t )cm Để tìm vị trí vật dừng lại thời gian dao động vật ta có hai cách: 2 kA16 = mv + kx + µ mg ( A16 − x ) 2 2 −5 Khi vật dừng lại v = ,từ có: 250 x − 0,15 x + 2.10 = ⇒ x = 0, 02cm Cách 1: Theo đinh luật bào toàn năng: Cách 2: Khi vật dừng lại vận tốc khơng, ta có: v = x ' = ⇒ − sin(100t17 ) = ⇒ t17 = Khi x17 = 0, 03 + 0, 01cos( 17π (s) 100 17π 100) = 0, 02cm Chọn C 100 Sai lầm HS: - Dừng lại vị trí cân Chọn A - Dừng lại độ giải biên độ Chọn B Câu 8: Một lắc lò xo nằng ngang gồm lò xo nhẹ có độ cứng k = 500 N / m vật nhỏ có khối lượng m = 50 g Hệ số vật mặt ngang µ = 0,3 kéo vật theo phương ngang để lò xo giãn 1cm thả nhẹ để vật dao động tắt dần Thời gian vật chuyển động đến dừng lại 17π ( s) 100 15π (s) C 100 π (s) 100 16π (s) D τ = 100 A B Lời giải đúng: T C1: Thời gian dao động vật đến dùng lại : τ = n + t ; Với t xác định từ phương tình: 0, 02 = 0, 03 + 0, 01cos(100t ) ⇒ t = Vây: τ = 16π π 17π + = (s) 100 100 100 π (s) 100 C2: Theo Câu Khi vật dừng lại vận tốc khơng, ta có: v = x ' = ⇒ − sin(100t17 ) = ⇒ t17 = 17π ( s ) Chọn A 100 Sai lầm HS: T - Chỉ hiểu lấy τ = n Chọn D Bài tập lắc đơn Câu 1: Một lắc đơn gồm vật nhỏ khối lượng m = 1kg , dây dài l = 1m dao động nơi có gia tốc g = π = 10m / s Từ VTCB kéo lắc lệch góc α = 7, 20 bng nhẹ để vật dao động Nếu có lực cản tác dụng lên vật có độ lớn 1/1000 độ lớn trọng lực tác dụng lên vật a Hãy tính độ giảm biên độ góc sau chu kì số dao động lắc thực A 4.10−3 rad B 0, 0040 C 0, 0010 D 1.10−3 rad Lời giải đúng: 4F −3 c Ta có: ∆α ≈ mg = 4.10 rad Sai lầm HS: F c - Nhớ sai công thức: ∆α ≈ mg Chọn D - Nhớ nhầm đơn vị Chọn B sai công thức chọn C b Số dao động lắc thực đến dừng lại A 25 B 27 C 31 Lời giải đúng: số dao động thực được: N ≤ D 35 α0 ; 31 ∆α Câu 2: Một lắc đơn có chu kì dao động T = 2s, vật nặng có khối lượng 3kg Kích thích cho lắc dao động với biên độ góc Lấy g = π = 10m / s Do có lực cản nên sau 16 phút 40 giây vật ngừng dao động Độ lớn lực cản gần giá trị sau đây? A 4,19.10−3 N B 1.10−3 N C 1, 05.10−3 N D 0, 06N Lời giải đúng: Độ lớn lực cản: Fc = Sai lầm HS: - Nhớ sai công thức: Fc = mgα 0T ; 1, 047.10−3 N Chọn C 4τ mgα 0T = Chọn A τ - Để đơn vị góc độ Chọn D - Khơng nhớ Chọn B Câu 2: Một lắc đơn có chu kì dao động T = 2s, vật nặng có khối lượng 3kg Kích thích cho lắc dao động với biên độ góc Lấy g = π = 10m / s Do có lực cản nên sau 16 phút 40 giây vật ngừng dao động Để trì dao động dùng phận bổ sung lượng Bộ phận hoạt động nhờ pin có E = 3V, hiệu suất 25% Pin trữ lượng Q = 103 C Thời gian hoạt động đồng hồ sau lần thay pin gần giá trị sau đây? A 100 ngày B 117 ngày C 121 ngày D 90 ngày Lời giải đúng: Cơ ban đầu: W = mglα 02 = 0, 074 J α τ c Ta có: ∆α ≈ mg số dao động thực được: N = = ∆α T 4F WT 4τ 100 4WT W= Năng lượng cung cấp sau chu kì: W1 = 25 τ W 4WT Điện lượng mà pin giải phóng sau chu kì: q = = E Eτ Q QEτ Thời gian hoạt động pin: t = q T = 4W = 117,3 (ngày) Chọn B Độ biến thiên lượng sau chu kì ∆W ; 4Fclα = Sai lầm HS: - Chọn ngẫu nhiên: A D Câu 3: Một lắc đơn dai l = 1m nặng 900g dao động với biên độ góc ban đầu 50 nơi có g = 10m/s2 có lực cản nên sau 10 dao động biên độ 40 Để trì dao động với biên độ góc ban đầu cần cung cấp lượng với công suất gần giá trị sau đây? A 6, 2.10−4 W B 2,04W C 0,42W D −6, 2.10−4 W Lời giải đúng: Chu kì lắc đơn: T = 2π l ≈ 1,987 s g Độ giảm lượng sau 10 dao động: ∆W = mgl (α 02 − α ) Công suất củ phẩn bổ sung lượng: Ρ = ∆W = 6, 2.10−4 W Chọn A 10T Sai lầm HS: - Để đơn vị góc độ:Chọn B - Biến thiên năng: ∆W = mgl (cosα − cosα ) để chế độ hình máy tính casio chữ “D” Chọn D - Biến thiên năng: ∆W = mgl (cosα − cosα ) để chế độ hình máy tính casio chữ “R” Chọn C Bài tập tự luyện Câu 1: Một lắc lò xo có m = 200g; k = 10N/m dao động tắt dần mặt phẳng nằm ngang Đưa vật tới vị trí lò xo bị nén 10cm buông nhẹ Tốc độ lớn vật sau 40 cm/s Lấy g = 10m/s2 Hệ số ma sát μ vật mặt phẳng ngang A 0,1 B 0,15 C 0,5 D 0,05 Câu 2: Một lắc lò xo có m = 100g, k = 10N/m, dao động mặt phẳng ngang với hệ số ma sát μ = 0,1 Kéo vật tới vị trí lò xo giãn A = 9,5cm buông nhẹ Lấy g = 10m/s Vị trí mà vật dừng lại quãng đường mà vật từ lúc ban đầu dừng A 0,5cm; 45cm B 1,5cm; 45cm C 0,5cm; 44cm D – 0,5cm; 44cm Câu 3: Một lắc đơn dao động với chu kì T = 1s Để trì dao động người ta dùng hệ học có cơng suất 3mW với hiệu suất 20% Công lực cản vật lắc từ VT biên VTCB A 0,15mJ B 0,75mJ C 0,15mJ D 0,75mJ Câu 4: Một lắc lò xo có độ cứng k = 10N/m, khối lượng vật nặng m = 100 g Kéo vật dọc theo trục lò xo để lò xo giãn bng nhẹ để vật dao động mặt phẳng ngang Sau thời gian dao động đến thời điểm t độ giãn cực đại lò xo 6cm Biết hệ số ma sát trượt lắc mặt bàn μ = 0,2 Thời gian chuyển động thẳng vật m từ thời điểm t đến vị trí lò xo khơng biến dạng A π (s) 25 B π (s) 20 C π (s) 30 D π ( s) 15 Câu 5: Một lắc lò xo nằm ngang gồm lò xo có độ cứng k = 100N/m Vật có khối lượng m = 400g Hệ số ma sát vật mặt ngang 0,1 Từ vị trí vật nằm yên lò xo khơng biến dạng người ta truyền cho vật vận tốc v = 100cm/s theo chiều làm lò xo giãn vật dao động tắt dần Biên độ dao động cực đại vật 10 A 5,9 cm B 6,8cm C 5,5 cm D 6,3 cm Câu 6: Một lắc đơn có chiều dài l = 0,249 m, cầu nhỏ có khối lượng m = 100 g Cho dao động nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s với biên độ góc α0 = 0,07 (rad) mơi trường tác dụng lực cản (có độ lớn khơng đổi) dao động tắt dần có chu kì khơng có lực cản Lấy π = 3,1416 Biết lắc đơn dao động τ = 100 s ngừng hẳn Độ lớn lực cản A 1, 7.10−4 N B 1, 7.10−5 N C 1, 7.10−2 N D 1, 7.10−3 N Câu 7: Con lắc lò xo đặt nằm ngang, ban đầu xo chưa bị biến dạng, vật có khối lượng m1 =0,5kg lò xo có độ cứng k= 20N/m Một vật có khối lượng m = 0,5kg chuyển động dọc theo trục lò xo với tốc độ 22 m/s đến va chạm mềm với vật m1, sau va chạm lò xo bị nén lại Hệ số ma sát trượt vật mặt phẳng nằm ngang 0,01 lấy g = 10m/s Tốc độ cực đại vật sau lần nén thứ A 22 m/s B 10 20 cm/s C 19 cm/s D 30cm/s Câu 8: Một lắc lò xo nằm ngang có k=400N/m; m=100g; lấy g=10m/s 2; hệ số ma sát vật mặt sàn µ=0,02 Lúc đầu đưa vật tới vị trí cách vị trí cân 4cm buông nhẹ Quãng đường vật từ lúc bắt đầu dao động đến lúc dừng lại A 16 m B 1,6 m C 16 cm D 3,2 m Câu 9: Một lắc lò xo dao động tắt dần mơi trường có lực ma sát nhỏ, biên độ lúc đầu A Quan sát thấy tổng quãng đường mà vật từ lúc dao động đến dừng lại vị trí lò xo không biến dạng S Nếu biên độ dao động lúc đầu 2A tổng quãng đường mà vật từ lúc dao động dừng A S B 2S C S/2 D 4S Câu 10: Con lắc đơn dao động mơi trường khơng khí Kéo lắc lệch phương thẳng đứng góc 0,1 rad thả nhẹ Biết lực cản khơng khí tác dụng lên lắc không đổi 0,001 lần trọng lượng vật Coi biên độ giảm chu kỳ Số lần lắc qua vị trí cân đến lúc dừng lại A 100 B 200 C 50 D 25 Câu 11: Một lắc lò xo có độ cứng k = 2N/m, khối lượng nặng m = 80g Ban đầu kéo vật khỏi vị trí cân đoạn 10cm thả ra, vật dao động tắt dần mặt phẳng nằm ngang có ma sát , hệ số ma sát µ = 0,1 cho g = 10m/s2 Thế vật vị trí mà vật có tốc độ lớn A 0,16 mJ B 0,16 J C 1,6J D 1,6mJ Câu 12: Cho hệ gồm lò xo nằm ngang đầu cố định gắn vào tường, đầu lại gắn vào vật có khối lượng M = 1,8 kg, lò xo nhẹ có độ cứng k = 100N/m Một vật khối lượng m = 200 gam chuyển động với vận tốc v = m/s 11 đến va vào M (ban đầu đứng yên) theo hướng trục lò xo Hệ số ma sát trượt M mặt sàn nằm ngang µ = 0,2 Xác định tốc độ cực đại M sau lò xo bị nén cực đại, coi va chạm đàn hồi xuyên tâm A 1,5 m/s B 0,5 m/s C 0,2 m/s D 1,2 m/s Câu 13: Một lắc lò xo nằm ngang có độ cứng k = 20N/m, khối lượng vật m = 40g Hệ số ma sát mặt bàn vật 0,1 lấy g = 10m/s 2, đưa vật tới vị trí mà lò xo nén 10cm thả nhẹ (Chọn gốc O vị trí vật lò xo chưa bị biến dạng, chiều dương theo chiều chuyển động ban đầu) Quãng đường mà vật từ lúc thả đến lúc véc tơ gia tốc đổi chiều lần thứ A 30cm B 29,2cm C 28,4cm D 29cm Đáp án tập tự luyện 1.A 2.A 3.C 8.D 9.D 10.C 4.D 11.D 5.A 12.B 6.A 13.D 7.C b Dao động điện từ tắt dần Củng cố lí thuyết cơng thức * Nguyên nhân làm tắt dần dao động mạch LC mạch có điện trở R mạch dao động hở (điện từ trường lan tỏa không gian) * Mạch dao động LC có điển trở R mạch có dao động điện từ tắt dần,Tức sau thời thời gian lượng mạch chuyển hoàn toàn thành nhiệt hiệu ứng Jun – Lenxo Để trì dao động điện từ mạch với giá trị cực đại ban đầu: I ;U người ta dùng cấu để bổ sung lượng cho mạch phần đẫ tiêu hao sau mối chu kì dao động Cơ câu phải đàm bảo: - Công suất cung cấp cho mạch công suất tỏa nhiệt R: I 02 R ω 2C 2U 02 R U 02 RC P=I R= = = (w) 2 2L - Năng lượng cung cấp sau thời gian t: A = Pt - Nếu dùng nguồn chiều có suất điện động E cung cấp lượng cho mạch hiệu suất: H= A Pt = Atp EQ (Q điện lượng dự trữ nguồn) Hướng dẫn giải nhanh số tập khắc phục số sai lầm học sinh Câu Mạch dao động LC thực dao động điện từ tắt dần chậm Sau 20 chu kì dao động độ giảm tương đối lượng điện từ 19% Độ giảm tương đối hiệu điện cực đại hai tụ tương ứng A 56,4 % B 10 % C 38 % D 19 % Lời giải đúng: Năng lượng ban đầu là: W1 = CU 12 12 Năng lượng sau 20 chu kỳ dao động là: W2 = CU 22 Theo ta có: W1 − W2 = 0,19 W1 CU 22 W2 U U −U2 ⇒ = 0,81 ⇔ = 0,81 ⇒ = 0,9 ⇒ = 0,1 = 10% W1 U1 U1 CU 12 Chọn B Sai lầm HS: W2 - Hiểu sai: W = 0,19 Chọn A - Sử dụng công thức tương tự dao động cơ: ∆U ∆W =2 = 38% U1 W1 Chọn C Câu Cho mạch điện hình vẽ 1, nguồn có suất điện động E=12V điện trở r = 1Ω, tụ có điện dung C=100μF, cuộn dây có hệ số tự cảm L=0,2H điện trở R0= 5Ω; điện trở R=18Ω Ban đầu K đóng, trạng thái mạch ổn định người ta ngắt khố K Tính nhiệt lượng tỏa điện trở R thời gian từ ngắt K đến dao động mạch tắt hoàn toàn? K A: 25 mJ B: 28,45 mJ C: 24,74 mJ D.31,6125mJ R0,L Lời giải đúng: E, r Khi K đóng I = E/(R +r+R0) =12/( 18+1+5)=0,5A R Điện áp đầu tụ C lúc đầu: Uo = I( R +Ro) =0,5 23=11,5V Năng lượng lúc đầu mạch: Hình vẽ CU 02 LI 02 10−4.11,52 0, 2.0,52 W= + = + = 0, 66125.10−2 + 0, 025 = 0, 0316125 J 2 2 Năng lượng tỏa R R0 tỉ lệ thuận với điện trở.: Khi mạch tắt hồn tồn lượng W chuyển thành nhiệt lượng tỏa R R0 nên ta có: Nhiệt lượng tỏa R tỉ lệ thuận với điện trở R: 18 18 Q = W = 0,0316125 = 0,024740217 J ≈ 0,02474 J = 24,74mJ 23 23 K Chọn C R0,L Sai lầm HS: - Nhầm với lượng mạch Chọn D E, r Câu Cho mạch điện hình vẽ 2, nguồn có suất điện R µ động E = 24 V, r = Ω , tụ điện có điện dung C = 100 F, cuộn dây có hệ số tự cảm L = 0,2H điện trở R = 5Ω , điện Hình vẽ trở R = 18 Ω Ban đầu khố k đóng, trạng thái mạch ổn định người ta ngắt khoá k Nhiệt lượng toả điện 13 C C trở R thời gian từ ngắt khố k đến dao động mạch tắt hồn toàn A 98,96 mJ B 24,74 mJ C 126,45 mJ D 31,61 mJ Lời giải đúng: C1: Cường độ dòng điện qua mạch trước mở khóa k E I0 = = 1A R + R0 + r Điện áp hai cực tụ điện U = I(R + R0) = 23 V Năng lượng mạch dao động sau ngắt khóa k W0 = LI 02 CU + = 0,1J + 0,02645J = 126,45mJ 2 Trong thời gian từ ngắt khoá k đến dao động mạch tắt hoàn toàn lượng biến thành nhiệt lượng tỏa điện trở R R cuộn dây W0 R = 98,96mJ Nhiệt lượng tỏa điện trở R là: QR = R + R0 C 2: 1 18 W = WL + WC = L.12 + C ( 24 − 1) = 0,12645 J => QR = 0,12645 = 98,96 mJ 2 23 Chọn A Sai lầm HS: - Nhiệt lượng tỏa W0 Chọn C Câu Một nguồn điện có suất điện động 3V, điện trở 2Ω, mắc vào hai đầu mạch gồm cuộn dây có điện trở 3Ω mắc song song với tụ điện Biết A điện dung tụ µF độ tự cảm 5µH Khi dòng điện chạy qua mạch ổn định, người ta ngắt nguồn điện khỏi mạch Lúc nhiệt lượng lớn toả cuộn dây bao nhiêu? A 0,9 µJ B µJ C 10 µW D 8,1 µW Lời giải đúng: Khi dòng điện qua mạch ổn định (qua cuộn dây): I = E; r C B L; R E = ( A) r+R Hđt hai đầu cuộn dây hđt đầu tụ: UAB = U0 = IR = 1,8 (V) 2 Năng lượng dao động mạch lúc ngắt nguồn: W = LI + CU Nhiệt lượng lớn tỏa cuộn dây (W )năng lượng dao động lúc đầu mạch 14 Lúc nhiệt lượng lớn toả cuộn dây lượng mạch CU 02 LI đó: Qmax = W = + = 8,1.10-6 + 0,9.10-6 = 9.10-6 (J) = µJ Chọn B 2 Sai lầm HS: - Nhiệt lượng tỏa lượng cuộn dây Chọn A - Nhiệt lượng tỏa lượng tụ Chọn D - Ngẫu nhiên Chọn C Câu 5:Đồng hồ điện tử treo tường, phận mạch dao động có L = 8mH Và tự điện C = 31,25µF Mạch có điện trở R=0,01Ω Để đồng hồ chạy với điện áp cực đại mạch 3V, người ta dung hai viên pin 1,5V có tổng dung lượng 1500C với hiệu suất cung cấp lượng 80% Thời gian hoạt động đồng hồ sau lần thay pin khoảng A 7,9 tháng B 9,8 tháng C tháng D tháng Lời giải đúng: Năng lượng cung cấp cho mạch giây: P = I 2R = I 02 R ω 2C 2U 02 R U 02 RC = = (w) 2 2L Năng lượng có ích cấp cho mạch thời gian t(s): A = Pt A Pt 2QELH Năng lượng toàn phần: H = A = EQ → t = U 2CR ≈ 7,901 tháng Chọn A Sai lầm HS: - Coi hiệu suất 100% Chọn B - Ngẫu nhiên Chọn C D Bài tập tự luyện Câu 1: Một mạch dao động gồm tụ điện 350pF, cuộn cảm 30 µH điện trở 1,5 Ω Phải cung cấp cho mạch công suất để trì dao động nó, điện áp cực đại tụ điện 15V A 1,69.10-3 W B 1,79.10-3 W C 1,97.10-3 W D 2,17.10-3 W Câu 2: Một mạch dao động gồm cuộn cảm có điện trở r = 0,5Ω, độ tự cảm 275µH, tụ điện có điện dung 4200pF Hỏi phải cung cấp cho mạch cơng suất để trì dao động với điện áp cực đại tụ 6V A 513µW B 2,15mW C 137mW D 137µW Câu 3: Mạch dao động gồm cuộn dây có L = 210-4H C = 8nF, cuộn dây có điện trở nên để trì hiệu điện cực đại 5V cực tụ phải cung cấp cho mạch công suất P = 6mW Điện trở cuộn dây có giá trị: A 100Ω B 10Ω C 50Ω D 12Ω 15 Câu 4:Mạch dao động gồm L=4 µH C= 2000 pF , điện tích cực đại tụ Q0= µc Nếu mạch có điện trở R=0,1 Ω , để trì dao động mạch chu kì phải cung cấp cho mạch lượng A 360J B 720mJ C 360 µJ D 0,89mJ µ F Câu 5: Cho mạch LC tụ có điện dung C=1 , Cuộn dây khơng cảm có L=1mH điện trở r=0,5 Ω Điện áp cực đại hai đầu tụ U 0= 8V Để trì dao động mạch, cần cung cấp cho mạch công suất A.16mW B 24mW C 8mW D 32mW Câu 6: Mạch chọn sóng máy thu vơ tuyến gồm cuộn dây tụ xoay Giả sử thu sóng điện từ có bước sóng 15m mà suất điện động hiệu dụng cuộn dây µV tần số góc dòng điện cực đại chạy mạch ? Biết điện trở mạch 0,01mΩ rad ;0,2 A s rad ;0,3 A C 4.10 s A 10 rad ;0,1A s rad ;0,1A D 2π 10 s B 4π 10 Câu 7: Mạch chọn sóng máy thu vơ tuyến gồm cuộn dây có độ tụ cảm 2,5µH tụ xoay Điện trở mạch 1,3mΩ Sau bắt sóng điện từ có bước sóng 21,5m xoay nhanh tụ để suất điện động không đổi cường độ hiệu dụng dòng điện giảm xuống 1000 lần Hỏi điện dung tụ thay đổi bao nhiêu? A 0,33pF B 0,32pF C 0,31pF D 0,3pF Câu 8: Một mạch dao động gồm cuộn dây có độ tự cảm μH tụ điện có điện dung 2000 pF Điện tích cực đại tụ μC Nếu mạch có điện trở 0,1 Ω để trì dao động mạch ta phải cung cấp cho mạch lượng có cơng suất bao nhiêu? A 15,625 W B 36 μW C 156,25 W D 36mW Câu 9: Chọn câu Một mạch dao động gồm cuộn cảm có độ tự cảm 27 µH, điện trở 1Ω v tụ điện 3000pF điện áp cực đại hai tụ điện l 5V Để trì dao động cần cung cấp cho mạch công suất: A 0,037W B 112,5 kW Đáp án tập tự luyện 1.A 2.A 6.B 7.C C 1,39mW 3.C 8.C D 335,4 W 4.C 9.D 5.A 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 16 Sau áp dụng đề tài, nhận thấy đề tài khẳng định ba vấn đề sau: - Đề tài đưa phương pháp giải toán “Dao động tắt dần, dao động điện từ tắt dần” nhằm phát triển nâng cao lực tư cho học sinh, rèn luyện kỹ vận dụng giải tập vật lý cho học sinh - Đề tài tạo nhìn thơng suốt tốn dao động tắt dần, dao động điện từ tắt dần cho học sinh Đồng thời học sinh tự tin giải toán, em khắc phục hầu hết khó khăn, hiểu rõ chất tốn hình thành kĩ giải toán dao động tắt dần phần học dao động điện từ - Đề tài làm tài liệu tham khảo tốt cho đồng nghiệp giảng dạy trường THPT ôn thi THPT Quốc Gia III KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Tôi nhận thấy việc nghiên cứu khoa học làm sáng kiến kinh nghiệm gắn liền với người giáo viên Người thầy dạy học phải ln tự nghiên cứu tìm hướng để giúp học sinh phát triển toàn diện tri thức nhân cách Qua làm sáng kiến kinh nghiệm giúp cho thân tự phát triển để hoàn thiện nghiệp trồng người phát triển theo thời đại Qua áp dụng đề tài tạo cho học sinh hứng thú để học tập, giúp em vượt qua hạn chế để nghiên cứu tự phát triển để hoàn thiện 3.2 Kiến nghị - Kính mong Sở GD & ĐT Upload file kịp thời sáng kiến kinh nghiệm đạt giải năm học lên Website sở để đồng nghiệp khác học hỏi kinh nghiệm - Trong q trình phát triển khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 20 tháng năm 2019 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Người thực Vũ Văn Sơn 17 ... kiến - Học sinh hiểu biết rõ nguyên nhân gây dao động tắt dần học, dao động điện từ - Học sinh vận dụng kiến thức, công thức giải nhanh tập trắc nghiệm, đồng thời nhận mốt số sai lầm cần khắc phục. .. học sinh, rèn luyện kỹ vận dụng giải tập vật lý cho học sinh - Đề tài tạo nhìn thơng suốt tốn dao động tắt dần, dao động điện từ tắt dần cho học sinh Đồng thời học sinh tự tin giải toán, em khắc. .. toán dao động tắt dần học, dao động điện từ thường mắc số sai lầm giải tập trắc nghiệm có đáp án gây nhiễu 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề - Xây dựng hệ thống công thức giải nhanh loại tập