Chọn gốc thời gian là lúc quả cầu có li độ 2cm và đang chuyển động theo chiều dương của trục tọa độ với vận tốc có độ lớn 69,3cm/s thì phương trình dao động của quả cầu làA. A..[r]
(1)Trang Viết phương trình dao động điều hịa xAcos(t)(cm)
* Cách 1: Ta cần tìm A, vµ thay vào phương trình
1 Cách xác địnhw Xem lại tất công thức học phần lý thuyết
Ví dụ: max max
2
2
2 f v a a v hc = k g (CLLX)
T A x x A A m l
( §)
g CL l
2 Cách xác định A
Ngồi cơng thức biết như:
2
max max
2 max max
2
2
v a F l l
v W
A x
k k
, lò xo
treo thẳng đứng ta cần ý thêm trường hợp sau: a) Kéo vật xuống khỏi VTCB đoạn d * thả bng nhẹ ( v = 0) A = d * truyền cho vật vận tốc v thì: x = d
2
2 v
A x
b) Đưa vật đến vị trí lị xo khơng biến dạng
* thả bng nhẹ A l
* truyền cho vật vận tốc v
2
2 v
x l A x
c) Kéo vật xuống đến vị trí lò xo giãn đoạn d * thả bng nhẹ Ad l
* truyền cho vật vận tốc v
2
2 v
x d l A x
d) Đẩy vật lên đoạn d
- Nếu d l0
* thả bng nhẹ A l0 d
* truyền cho vật vận tốc v
2
0
v
x l d A x
- Nếu d l0
* thả buông nhẹ A l0 d
* truyền cho vật vận tốc v
2
0
v
x l d A x
(2)Trang 3 Cách xác định : Dựa vào điều kiện đầu: lúc tt0
Nếu t =
- xx0 xét chiều chuyển động vật
0 cos
0 ;
x A
v v
- 0
0
0
cos
, tan ?
sin
x A v
x x v v
v A x
* Nếu tt0thay t vào hệ0 0
0
cos( )
sin( )
x A t
v A t
2
1
1
cos( )
sin( )
a A t
v A t
Lưu ý:
- Vật theo chiều dương v00 ; theo chiều âm v00
- Có thể xác định dựa vào đường tròn biết li độ chiều chuyển động vật ởtt0 Ví dụ: Tại t =
+ Vật biên dương: 0
+ Vật qua VTCB theo chiều dương: + Vật qua VTCB theo chiều âm: + Vật qua A/2 theo chiều dương: + Vật qua vị trí –A/2 theo chiều âm: 2
+ Vật qua vị trí A 2 theo chiều dương: 3 * Cách khác: Dùng máy tính FX570ES
Xác định kiện: tìm, thời điểm ban đầu (t = 0) tìm 0 vµ
v x
; Với (v0 A2 x2
Chú ý: lấy dấu “+” vật chuyển động theo chiều dương + MODE
+ Nhập
0 - i
v x
(chú ý: chữ i máy tính – bấm ENG ) + Ấn: SHIFT Máy tính hiện: A
CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH
Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 5cm Trong 10 giây vật thực 20 dao động Xác định phương trình dao động vật biết thời điểm ban đầu vật vị trí cân theo chiều dương
A cos
x t cm
B cos
2
x t cm
C cos 2 x t cm
D
5cos 2
(3)Trang Giải
Ta có: Phương trình dao động vật có dạng: x Acostcm
Trong đó: - A = 5cm
- 202 2 4 ( / ) 10
N
f Hz f rad s
t
- Tại t = s vật vị trí cân theo chiều dương
5 cos cos
0 sin
x v
Phương trình dao động vật cos
x t cm
=> Chọn đáp án B
Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa quỹ đạo dài 6cm Biết 2s vật thực dao động, thời điểm ban đầu vật vị trí biên dương Xác định phương trình dao động vật
A x3costcm B x cos t cm
C x6 costcm D x cos t cm
Giải
Phương trình dao động vật có dạng: xAcostcm
Trong đó:
-
2
L
A cm
- T2s (rad s/ ) T
- Tại t = 0s vật vị trí biên dương
A cos cos
0
0 sin
A
rad v
Phương trình dao động vật làx3 cos t cm
=> Chọn đáp án B
Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa với vận tốc qua vị trí cân v = 20cm/s Khi vật đến vị trí biên có giá trị gia tốc a200cm s/ 2 Chọn gốc thời gian lúc vận tốc vật đạt giá trị cực đại theo chiều dương Phương trình dao động vật là:
A cos 10
x t cm
B x cos 5t cm
C cos 10 x t cm
D x cos 5t cm
Giải
(4)Trang Trong đó:
- vmax A20cm s/
-
2
max
max max
max
200 /
200 20
10 /
20 10
a A cm s
a v
rad s A cm
v
- Tại t = 0s vật có vận tốc cực đại theo chiều dương sin
0
v
Phương trình dao động vật cos 10
x t cm
=> Chọn đáp án C
Ví dụ 4: Một vật dao động điều hịa với tần số góc 10 rad s/ Tại thời điểm t = vật qua vị trí có li độ x2 2cm vận tốc vật 20 2cm s/ Xác định phương trình dao động vật?
A cos 10
x t cm
B cos 10
4
x t cm
C cos 10 x t cm
D x cos 10 t cm
Giải
Ta có:
2
2
2 20
2
10
v
A x cm
-
4
=> Chọn đáp án A
II BÀI TẬP
A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT
Bài 1: Một vật dao động điều hòa theo phương trình cos
x t cm
Tọa độ vận tốc vật thời điểm t = 0,5s là:
A 3cm vµ 4 3cm s/ B 3cm vµ 4 cm s/ C 3cm vµ -4 cm s/ D 1cm vµ 4 cm s/
Bài 2: Trong phương trình dao động điều hịa x Acostcm Chọn câu phát biểu sai: A Pha ban đầu phụ thuộc vào gốc thời gian
B Biên độ A không phụ thuộc vào gốc thời gian C Tần số góc có phụ thuộc vào đặc tính hệ
(5)Trang Bài 3: Một lắc lị xo gồm lị xo có k = 100N/m vật nặng m = 1kg dao động điều hòa với chiều dài cực đại cực tiểu lò xo 40cm 28cm Biên độ chu kì dao động có giá trị sau đây?
A 6 ,
cm T s B 6 ,
cm T s C ,
5
2cm T s
D 6 ,
5
cm T s
Bài 4: Vật dao động điều hòa có vận tốc cực đại 1,256m/s gia tốc cực đại 80m/s2 Lấy 3,14 vµ 2 10 Chu kì biên độ dao động vật là:
A T0,1 ;s A2cm B T1 ;s A4cm C T0, 01 ;s A2cm D T2 ;s A1cm
Bài 5: Con lắc lò xo gồm vật m lò xo k dao động điều hòa, mắc thêm vào vật m vật khác có khối lượng gấp lần vật m chu kì dao động chúng:
A tăng lên lần B giảm lần C tăng lên lần D giảm lần Bài 6: Một vật dao động điều hịa theo phương trình cos(6 )
6
x t cm Vận tốc vật đạt giá trị 12 ( cm s/ ) vật qua li độ:
A 2 3cm B 2 3cm C 2 3cm D 2cm
Bài 7: Hai dao động điều hịa có pha dao động Điều sau nói li độ chúng: A Luôn dấu B Luôn
C Luôn trái dấu D Có li độ trái dấu Bài 8: Một chất điểm dao động điều hịa trục Ox có phương trình cos( )
4
x t cm (x tính cm, t tính s) thì:
A lúc t = chất điểm chuyển động theo chiều âm trục Ox B chất điểm chuyển động đoạn thẳng dài 8cm
C chu kì dao động 4s
D vận tốc chất điểm vị trí cân cm/s B TĂNG TỐC: THƠNG HIỂU
Bài 1: Phương trình vận tốc vật là: vAcos(t) Phát biểu sau đúng? A Gốc thời gian lúc vật có li độ x = -A
B Gốc thời gian lúc vật có li độ x = A
C Gốc thời gian lúc vật qua VTCB theo chiều dương D Cả A B
Bài 2: Một vật dao động điều hịa với chu kì 0,2s Khi vật cách vị trí cân 2cm có vận tốc 20 2cm s/ Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí cân theo chiều âm phương trình dao động vật là:
A 0, cos(10 )
x t cm B cos(0,1 )
2
x t cm
C cos(10 )
x t cm D cos(10 )
(6)Trang Bài 3: Con lắc lò xo nằm ngang: Khi vật đứng yên vị trí cân ta truyền cho vật nặng vận tốc
31, /
v cm s theo phương nằm ngang để vật dao động điều hòa Biết biên độ dao động cm, chu kì dao động lắc là:
A 0,5s B 1s C 2s D 4s
Bài 4: Một vật có khối lượng m = 250g gắn vào lị xo có độ cứng k = 25N/m Từ vị trí cân ta truyền cho vật vận tốc v0 40cm s/ dọc theo trục lò xo Chọn t = vật qua vị trí cân theo chiều âm Phương trình dao động vật có dạng sau đây?
A cos(10 )
x t cm B cos(10 )
2
x t cm
C cos(10 )
x t cm D cos(10 )
2 x t cm
Bài 5: Một điểm dao động điều hòa vạch đoạn thẳng AB có độ dài 10cm, thời gian lần hết đoạn thẳng từ đầu đến đầu 0,5s Chọn gốc thời gian lúc chất điểm A, chiều dương từ A đến B Phương trình dao động chất điểm là:
A x2,5 cos(2t cm) B x5 cos(2t cm) C x5 cos(t)cm D x5 cos(2t)cm
Bài 6: Một vật dao động điều hòa với độ A = 4cm chu kỳ T = 2s, chọn gốc thời gian lúc vật qua VTCB theo chiều dương Phương trình dao động vật là:
A cos(2 )
x t cm B cos( )
2
x t cm
C cos(2 )
2
x t cm D cos( )
2
x t cm
Bài 7: Một vật dao động điều hịa với chu kìT0,5 (s) , qua vị trí cân vật có vận tốc 0,2 m/s, lấy gốc thời gian qua vị trí cân lần ngược chiều dương trục tọa độ Ox Phương trình dao động:
A x5 cos(4t0,5 ) cm B x4 cos(5t)cm C x5 cos(4 )t cm D x15 cos(4t)cm
Bài 8: Một vật dao động điều hịa với tần số góc 10 5rad s/ Tại thời điểm t = vật có li độ 2cm có vận tốc v 20 15cm s/ Phương trình dao động vật là:
A cos(10 )
x t cm B cos(10 )
3
x t cm
C cos(10 )
x t cm D cos(10 )
3
x t cm
Bài 9: Một lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hịa với chu kì T = 1s Chọn trục tọa độ thẳng đứng hướng xuống, gốc tọa độ vị trí cân Sau vật bắt đầu dao động 2,5s qua vị trí có li độ x 5 2cm theo chiều âm với tốc độ10 2cm s/ Vậy phương trình dao động vật là:
A 10 cos(2 )
x t cm B 10 cos(2 )
2
x t cm
C 10 cos(2 )
x t cm D 10 cos(2 )
(7)Trang Bài 10: Một vật dao động điều hòa với biểu thức ly độ cos(0,5 )
3
x t cm, đó, x tính cm, t tính giây Vào thời điểm sau vật qua vị trí x2 3cm theo chiều âm trục tọa độ:
A 4/3 (s) B (s) C (s) D 1/3 (s)
Bài 11: Một vật dao động điều hòa đoạn thẳng dài 10cm với tần số 20Hz Lúc t = 0, vật vị trí cân theo chiều âm quỹ đạo Phương trình dao động vật là?
A 10 cos(40 )
x t cm B cos(20 )
2
x t cm
C 10 cos(20 )
x t cm D cos(40 )
2
x t cm
Bài 12: Một lắc lò xo đặt nằm ngang gồm vật m = 1kg lò xo có độ cứng k = 100N/m Từ vị trí cân truyền cho vật vận tốc 100cm/s Chọn gốc tọa độ vị trí cân bằng, gốc thời gian lúc vật cách vị trí cân 5cm chuyển động vị trí biên theo chiều dương Phương trình dao động vật là:
A cos(10 )
x t cm B 10 cos(10 )
3
x t cm
C cos(10 )
x t cm D 10 cos(10 )
3
x t cm
Bài 13: Một lắc lò xo gồm cầu nhỏ lị xo có độ cứng k = 80N/m Con lắc thực 100 dao động hết 31,4s Chọn gốc thời gian lúc cầu có li độ 2cm chuyển động theo chiều dương trục độ với vận tốc có độ lớn 40 3cm s/ phương trình dao động cầu là:
A cos(20 )
x t cm B cos(2 )
6 x t cm
C cos(20 )
x t cm D cos(20 )
3
x t cm
Bài 14: Một vật dao động điều hòa, khoảng thời gian hai lần liên tiếp vật qua vị trí cân 0,5s, quãng đường vật 2s 32cm Gốc thời gian chọn lúc vật qua li độx2 3cm theo chiều dương Phương trình dao động vật là:
A cos(2 )
x t cm B cos(2 )
6
x t cm
C cos( )
3
x t cm D cos( )
6
x t cm
Bài 15: Một lắc lò xo dao động với biên độ (cm) Lúc t = 0, lắc qua vị trí có li độ x3 2cm theo chiều dương với gia tốc có độ lớn 2( / 2)
3 cm s Phương trình dao động lắc là:
A x6 cos(9 )t cm B cos( )
3
t
x cm
C cos( )
t
x cm D cos(3 )
3
x t cm
Bài 16: Một vật dao động điều hịa theo phương trình x5 cos(2t cm) Nếu thời điểm vật có li độ x = 3cm chuyển động theo chiều dương sau 0,25s vật có li độ là:
(8)Trang Bài 17: Một lò xo có độ cứng k = 10N/m mang vật nặng có khối lượng m = 1kg Kéo vật m khỏi vị trí cân đoạn x0 bng nhẹ, qua vị trí cân vật có vận tốc 15,7cm/s Chọn gốc thời gian lúc vật có tọa độx0 theo chiều dương Phương trình dao động vật là:
A cos( )
3
x t cm B cos( )
6
x t cm
C cos( )
7
x t cm D cos( )
6
x t cm
C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG
Bài 1: Một lắc lò xo gồm nặng khối lượng 1kg lị xo có độ cứng 1600N/m Khi nặng vị trí cân bằng, người ta truyền cho vận tốc ban đầu m/s theo chiều dương trục tọa độ Phương trình dao động nặng là:
A cos(40 )
x t m B 0, cos(40 )
2
x t m
C cos(40 )
x t cm D x0,5 cos(40 )t cm
Bài 2: Một vật dao động điều hòa với 10 2rad s/ Chọn gốc thời gian t = lúc vật có li độ
x cm với vận tốc 0, 2m s/ theo chiều dương Lấy g10m s/ Phương trình dao động cầu có dạng:
A cos(10 )
x t cm B cos(10 2 )
3
x t cm
C cos(10 )
x t cm D cos(10 )
3
x t cm
Bài 3: Một vật có khối lượng m = 1kg dao động điều hịa với chu kì T = 2s Vật qua VTCB với vận tốc
0 10 /
v cm s Khi t = 0, vật qua vị trí có li độ x = 5cm ngược chiều dương quỹ đạo Lấy 10 Phương trình dao động vật là:
A 10 cos( )
x t cm B 10 cos( )
3
x t cm
C 10 cos( )
x t cm D 10 cos( )
6 x t cm
Bài 4: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 2cm, tần số f = 5Hz Tại thời điểm ban đầu vật có li độ
0
x cm chuyển động xa vị trí cân Phương trình dao động vật có dạng: A cos(10 )
3
x t cm B cos(10 )
3
x t cm
C cos(10 )
6
x t cm D cos(10 )
6
x t cm
Bài 5: Một lắc lò xo gồm càu nhỏ lị xo có độ cứng k = 80N/m Con lắc thực 100 dao động 31,4s Chọn gốc thời gian lúc cầu có li độ 2cm chuyển động theo chiều dương trục tọa độ với vận tốc có độ lớn 69,3cm/s phương trình dao động cầu
A cos(20 )
x t cm B cos(20 )
6
(9)Trang C cos(20 )
6
x t cm D cos(20 )
6 x t cm
Bài 6: Một vật dao động điều hòa quĩ đạo dài 8cm Khi vật qua vị trí cân vận tốc có độ lớn 0, (m/ s) Chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí 2 3cm theo chiều dương Phương trình dao động vật là:
A cos(10 )
6
x t cm B cos(20 )
6
x t cm
C cos(10 )
6
x t cm D cos(20 )
6
x t cm
Bài 7: Một lắc lò xo dao động điều hòa trục ngang với biên độ A với tần số góc Chọn gốc tọa độ vị trí cân gốc thời gian lúc vật qua vị trí li độ x0, 2A theo chiều (-) phương trình dao động vật là:
A cos( )
3
xA t cm B cos( )
4
xA t cm
C cos( )
xA t cm D cos( )
3
x A t cm
D VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO
Bài 1: Đồ thị hình biểu diễn biến thiên theo thời gian t li độ u vật dao động điều hòa Điểm điểm A, B, C D lực hồi phục (hay lực kéo) làm tăng tốc vật?
A Điểm A B Điểm B C Điểm C D Điểm D
Bài 2: Một vật dao động điều hịa, biết rằng: Khi vật có ly độ x1 6cm vận tốc v180cm s/ ; vật có ly độ x2 5 3cm vận tốc v2 50cm s/ Tần số góc biên độ dao động vật là:
A 10(rad s A/ ); 10(cm) B 10 ( rad s A/ ); 3,18(cm) C 8 (rad s A/ ); 3,14(cm) D 10 ( rad s A/ ); 5(cm)
Bài 3: Phương trình dao động vật dao động điều hịa có dạng x8 cos(2t 2)cm Nhận xét sau dao động điều hòa sai?
A Sau 0,5s kể từ thời điểm ban đầu vật lại trở vị trí cân B Lúc t = 0, chất điểm qua vị trí cân theo chiều dương C Trong 0,25s đầu tiên, chất điểm đoạn đường 8cm
D Tốc độ vật sau 3/4s kể từ lúc bắt đầu khảo sát, tốc độ vật
Bài 4: Một lắc lò xo dao động điều hịa với chu kì T = 5s Biết thời điểm t = 5s lắc có li độ 2(cm)
2
x vận tốc ( / )
5
v cm s Phương trình dao động lắc có dạng ?
A cos(2 2)
5
x t cm B cos(2 2)
5
x t cm
C cos(2 4)
x t cm D cos(2 4)
5
(10)Trang 10 Bài 5: Một vật dao động điều hòa với phương trình x8 cos(4t 4)cm Biết thời điểm t vật chuyển động theo chiều dương qua li độ = 4cm Sau thời điểm
24s li độ chiều chuyển động vật là: A x4 3cm chuyển động theo chiều dương
B x = chuyển động theo chiều âm C x = chuyển động theo chiều dương D x4 3cmvà chuyển động theo chiều âm III HƯỚNG DẪN GIẢI
A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Chọn đáp án B
Bài 2: Chọn đáp án D
Bài 3: Chọn đáp án D
Bài 4: Chọn đáp án A
Bài 5: Chọn đáp án C
Bài 6: Chọn đáp án C
Bài 7: Chọn đáp án A
Bài 8: Chọn đáp án A
B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Chọn đáp án C
Bài 2: Chọn đáp án D
Bài 3: Chọn đáp án B
Bài 4: Chọn đáp án D
Bài 5: Chọn đáp án D
Bài 6: Chọn đáp án B
(11)Trang 11 Bài 8: Chọn đáp án C
Bài 9: Chọn đáp án C
Bài 10: Chọn đáp án B
Bài 11: Chọn đáp án D
Bài 12: Chọn đáp án B
Bài 13: Chọn đáp án A
Bài 14: Chọn đáp án B
Bài 15: Chọn đáp án B
Bài 16: Chọn đáp án B
Bài 17: Chọn đáp án A
C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Chọn đáp án C Ta có k 40rad s/
m
Vận tốc vị trí cân
max 200 / 40
cb
v v A cm s AA cm Lúc t = vật vị trí M có 0
0
x v
Từ đường tròn lượng giác
2
Phương trình dao động nặng cos 40
2
x t cm
Bài 2: Chọn đáp án C Ta có 10 2rad s/
Lúc t = vật vị trí M0 có 0
2 20 /
x cm
v cm s
Từ công thức độc lập thời gian
2
4
v
A x cm
(12)Trang 12 Từ đường tròn lượng giác
6
Phương trình dao động cầu có dạng : cos 10
6
x t
Bài 3: Chọn đáp án B Ta có (rad s/ )
T
Vận tốc vị trí cân :
max 10 10
v A AA cm Lúc t = vật qua vị trí M0 có
0
x cm
v
Từ đường tròn lượng giác
3
Phương trình dao động vật có dạng 10 cos
3 x tcm
Bài 4: Chọn đáp án B
Ta có 2f 10rad s/ ; Biên độ A = 2cm Lúc t = vật vị trí M0 có
0
v cm
v
Từ đường tròn lượng giác
3
Phương trình dao động vật có dạng cos 10 x t cm
Bài 5: Chọn đáp án A
Ta có 10
100 10
t
T s
N
tần số góc 20rad s/ Tại thời điểm t00 vật vị trí M0 có
0
0
20 /
x
v cm s
Từ công thức độc lập thời gian
2
4
v
A x cm
Từ đường tròn lượng giác
3
Phương trình dao động cầu : cos(20 )
x t cm
Bài 6: Chọn đáp án A
Ta có chiều dài quỹ đạo L2A8cmA4cm
(13)Trang 13 Lúc t = vật vị trí
0
x cm
v
Từ đường tròn lượng giác
6
Phương trình dao động vật
4 cos 10 x tcm
Bài 7: Chọn đáp án B
Lúc t = vật vị trí M có0 0
2
A x v
Từ đường tròn lượng giác
4
Phương trình dao động vật cos
4
xA t
D VỀ ĐÍCH: NÂNG CAO Bài 1: Chọn đáp án D
- Vật tăng tốc vật chuyển động phía vị trí cân Từ hình vẽ ta thấy điểm A, B, C có xu hướng chuyển động phía vị trí biên Chỉ có điểm D chuyển động phía vị trí cân
Bài 2: Chọn đáp án A Ta có
2 2 2 2
1 (1) vµ 2 (2)
v A x v A x
Lập tỉ số
2
1
2
2
10
v A x
A cm
v A x
thay vào phương trình (1)10rad s/ Bài 3: Chọn đáp án B
Ta có 0
0
x
2 ; lóc vËt ë vÞ trÝ M cã
T s t
v
A
0 §óng sau 0,5T vật vị trí M có
0
x v
B 0
0 sai lúc t=0 vật vị trí M cã
0
x v
C sau T/4 vật quãng đường 1A = 8cm
D 3/4s vật s = 3A đến vị trí biên v Bài 4: Chọn đáp án C
Ta có 2 /
5 rad s T
(14)Trang 14
2 (lóc t=0)
2 /
x cm
M
v cm s
Áp dụng công thức độc lập với thời gian
2 v 1
A x cm
Từ đường tròn lượng giác
4
Phương trình dao động lắc lò xo
cos
5
x t
Bài 5: Chọn đáp án B
Tại thời điểm vật vị trí 1 cã
x cm
M v
đến thời điểm sau 1/24s vật vị trí M với góc 2
quét 24
Từ đường tròn lượng giác li độ M2 lµ x=4 3cm chuyển động theo
chiều dương
Bài 6: Chọn đáp án C
Khoảng thời gian hai lần liên tiếp vật qua vị trí cân T/2 = 1sT2srad s/ Áp dụng cơng thứ độc lập thời gian
2
2
v a
A cm
Lúc t = vật vị trí M0 có
2
0 0
0
0
a x x cm
v
Từ đường tròn lượng giác
3
Phương trình dao động vật cos
3 x t cm