Chuyên đề 4 cấp độ Vật lý 12 phần 2

CHỦ ĐỀ 6: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA I TĨM TẮT LÝ THUYẾT Lưu ý: Khi tính lượng phải đổi khối lượng kg, vận tốc m/s, ly độ mét Thế 1 Wt = k.x2 = mω2.x2 = mω2A2cos2(ωt+φ) Động 1 Wd = m.v2 = mω2A2sin2(ωt+φ) Cơ 1 W = Wt + Wd = k.A = mω2A2 = const Nhận xét: + Cơ bảo toàn tỉ lệ với bình phương biên độ + Khi tính động vị trí có li độ x thì: Wd = W - Wt = k.(A2 - x2) + Dao động điều hịa có tần số góc , tần số f, chu kỳ T Wd Wt biến thiên với tần số góc 2, tần số T 2f, chu kỳ + Trong chu kỳ có lần Wd = Wt, khoảng thời gian lần liên tiếp để W d = T Wt + Thời gian từ lúc Wd =Wdmax(Wt = Wtmax ) Wd  max Wtmax T đến lúc Wd = (Wt = ) + Khi Wd = nWt ⇒ W = (n+1)Wt ⇒ x = ± a v A ; a  m max ; v  � max n 1 n 1 1 n A W �A � x� � d � � n Wt �x � – = n2 - + Khi II BÀI TẬP A KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Chọn câu đúng: Động dao động điều hoà A Biến đổi theo hàm cosin theo t B Biến đổi tuần hoàn với chu kì T C Ln ln khơng đổi T D Biến đổi tuần hồn với chu kì Bài 2: Biểu thức tính lượng lắc đơn dao động điều hoà với biên độ S0 là: A E=mgh0 (h độ cao cực đại vật so với vị trí cân bằng) mgS02 B E = 2.l m S02 C E = D Cả câu Bài 3: Điều sau nói động vật khối lượng khơng đổi dao động điều hịa A Trong chu kì ln có thời điểm mà động B Thế tăng li độ vật tăng C Trong chu kỳ ln có thời điểm mà động D Động vật tăng vận tốc vật tăng Bài 4: Cơ vật dao động điều hịa A Tăng gấp đơi biên độ dao động vật tăng gấp đơi B Biến thiên tuần hồn theo thời gian với chu kỳ chu kỳ dao động vật C Biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ nửa chu kỳ dao động vật D Bằng động vật vật tới vị trí cân Bài 5: Chọn câu sai nói về lượng của vật dao động điều hòa A Động biến đổi chu kỳ B Động biến đổi chu kỳ với vận tốc C Tổng động không thay đổi theo thời gian D Thế biến đổi với tần số gấp lần tần số li độ Bài 6: Một lắc lò xo dao động điều hòa vật chuyển động từ vị trí biên vị trí cân Nhận xét sau đúng? A Năng lượng vật chuyển hóa từ sang động B Thế tăng dần động giảm dần C Cơ vật tăng dần đến giá trị lớn D Thế vật tăng dần vật không đổi Bài 7: Một dao động điều hịa có chu kỳ T tần số f Chọn phát biểu sai: T A Thế biến thiên tuần hoàn với chu kỳ T’ = B Động vật biến thiên tuần hoàn với tần số f’ = 2f C Cơ vật biến thiên tuần hoàn với tần số f’ = 2f D Tổng động số không đổi Bài 8: Hai lắc lò xo dao động điều hịa tần số có biên độ A1 , A2, với A1 < A2 Điều sau so sánh hai lắc A Không thể so sánh B Cơ lắc thứ lớn C Cơ lắc thứ hai lớn D Cơ lắc Bài 9: Một lắc lị xo dao động điều hồ với biên độ dao động A lượng E Khi biên độ dao động lắc tăng gấp 3, mệnh đề sau đúng: A Năng lượng dao động tăng lần B Giá trị cực đại động tăng lần, giá trị cực đại đàn hồi lò xo giảm lần C Giá trị cực đại đàn hồi lò xo tăng lần, giá trị cực đại động vật giảm lần D Cả A, B, c sai Bài 10: Phát biểu sau không đúng? Cơ chất điểm dao động điều hịa ln bằng: A Tổng động thời điểm B Động thời điểm ban đầu C Thế ly độ cực đại D Động vị trí cân Bài 11: Một lắc đơn dao động với biên độ góc nhỏ Chọn mốc vị trí cân Cơng thức tính lắc ly độ góc  A Wt = 2.mgl cos  B Wt = mgl.sinα C Wt = mgl.α2 Bài 12: Năng lượng vật điều hoà: A Tỉ lệ với biên độ dao động B Bằng với vật vật có li độ cực đại C Bằng với động vật vật có li độ cực đại D Bằng với vật vật qua vị trí cân Bài 13: Thế lắc đơn dao động điều hoà A Bằng với lượng dao động vật nặng biên D Wt = mgl(1+cosα) B Cực đại vật qua vị trí cân C Ln khơng đổi quỹ đạo vật coi thẳng D Không phụ thuộc góc lệch dây treo Bài 14: Phát biểu sau động dao động điều hồ khơng đúng? A Động đạt giá trị cực đại vật chuyển động qua VTCB B Động đạt giá trị cực tiểu vật hai vị trí biên C Thế đạt giá trị cực đại gia tốc vật đạt giá trị cực tiểu D Thế đạt giá trị cực tiểu gia tốc vật đạt giá trị cực tiểu Bài 15: Xét dao động điều hịa A Động biến thiên tuần hoàn theo thời gian với tần số tần số dao động B Thế tỷ lệ thuận với li độ C Tổng động số không đổi D Cơ tỷ lệ với biên độ Bài 16: Nếu tăng khối lượng lắc lò xo lắc dao động với biên độ khơng đổi A Khơng đổi B Tăng lần C Tăng lần D Giảm 1/2 lần Bài 17: Cơ lắc lị xo khơng phụ thuộc vào: A Khối lượng vật nặng B Độ cứng lò xo C Biên độ dao động D Điều kiện kích thích ban đầu Bài 18: Khi nói lượng dao động điều hồ, phát biểu sau khơng đúng? A Tổng lượng đại lượng tỉ lệ với bình phương biên độ B Tổng lượng đại lượng biến thiên theo li độ C Động đại lượng biến thiên tuần hoàn D Tổng lượng lắc phụ thuộc vào cách kích thích ban đầu Bài 19: Chọn câu câu sau nói lượng dao động điều hoà A Khi vật chuyển động vị trí cân vật tăng B Khi động vật tăng tăng C Khi vật dao động vị trí cân động hệ lớn D Khi vật chuyển động vị trí biên động vật tăng Bài 20: Phát biểu sau với lắc đơn dao động điều hoà khơng A Thế tỉ lệ với bình phương tốc độ góc vật B Cơ khơng đổi theo thời gian tỉ lệ với bình phương biên độ góc C Thế tỉ lệ với bình phương li độ góc vật D Động tỉ lệ với bình phương tốc độ góc vật Bài 21: Tìm phương án sai Cơ lắc dao động điều hồ bằng: A Thế vị trí biên B Động vị trí cân C Tổng động gia tốc cực đại D Tổng cực đại động cực đại Bài 22: Chọn câu sai Năng lượng vật dao động điều hoà: A Bằng vật qua vị trí biên B Biến đổi tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T C Luôn số D Bằng động vật qua vị trí cân Bài 23: Một lắc lò xo dao động điều hòa với tần số 2f Động lắc biến thiên tuần hoàn theo thời gian với tần số f2 bằng: A 2f1 B 0,5f1 C f1 D 4f1 B TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Một lắc đơn dao động điều hòa Năng lượng thay đổi cao độ cực đại vật tính từ vị trí cân tăng lần: A Tăng lẩn B Giảm lẩn C Tăng lần D Giảm lần Bài 2: Con lắc lò xo dao động điều hòa với tần số f, độ cứng lò xo k, m khối lượng E Chọn câu ĐÚNG: A E = k.A 2 B E = 2mπ f A 2 C E=2.π.f A D E = mωA2 Bài 3: Một lắc lị xo có độ cứng k = 25N/m, dao động với quỹ đạo dài 20cm Năng lượng dao động toàn phần lắc là? A 5000J B 0,125J C 12500J D 0,25 J Bài 4: Vật dao động điều hồ có động vật có li độ A x = ± 0,5A A B x = ± C x = ± 3A D x = ± 3A Bài 5: Con lắc lò xo dao động với biên độ 6cm Xác định li độ vật để lò xo động A ±3 cm B ±3cm C ±2 cm D ± cm Bài 6: Trong dao động điều hòa, gia tốc vật nửa gia tốc cực đại tỉ số động A B C 0,5 Bài 7: Chọn câu SAI: A Khi vật chuyển VTCB động tăng giảm D B Khi vật VTCB động đạt giá trị cực đại A C Động x = ± D Khi gia tốc năng Bài 8: Một chất điểm dao động điều hồ có phương trình x=2cos10πt(cm) Khi động lần chất điểm vị trí A x = 2cm B x = 1,4cm C x = 1cm D x = 0,67cm Bài 9: Cơ vật dao động điều hòa E Khi vật có li độ nửa biên độ động vật A 3E E B 3E C E D Bài 10: Vật dao động điều hòa theo trục cố định (mốc vị trí cân bằng) A Động vật cực đại gia tốc vật có độ lớn cực đại B vật từ vị trí cân biên vận tốc gia tốc ln dấu C vị trí cân bằng, vật D vật cực đại vật vị trí biên Bài 11: Câu sau SAI A Khi vật vị trí biên hệ lớn B Khi vật qua vị trí cân động hệ lớn C Khi vật chuyển động vị trí cân hệ giảm động hệ tăng lên D Khi động hệ tăng lên lần hệ giảm nhiêu lần ngược lại Bài 12: Trong dao động điều hồ chất điểm qua vị trí có li độ nửa biên độ thì: A Động lần B Động gấp lẩn C Thế động D Thế nửa động C BỨT PHÁ: VẬN DỤNG  Bài 1: Một lắc lò xo dao động theo phương trình x=2sin(20πt+ ) (cm) Biết khối lượng vật nặng m = 100g Tính chu kì lượng dao động vật A T=1s; E=78,9.10-3 J B T=0,1s; E=78,9.10-3 J C T=1s; E=7,89.10-3 J D T=0,1s; E=7,89.10-3 J Bài 2: Con lắc lò xo có độ cứng k = 20N/m dao động điều hoà với biên độ 4cm Động vật li độ x = 3cm là: A 0,1J B 0,014J C 0,07J D 0,007J Bài 3: Một lắc đơn (m = 200g, 1= 80cm) treo nơi có g = 10m/s Kéo lắc lệch khỏi vị trí cân góc α0 thả khơng vận tốc đầu, lắc dao động điều hoà với lượng E=3,2.10-4 J Biên độ dao động A S0=3cm B S0=2cm C S0=1,8cm D S0=1,6cm Bài 4: Một vật m = 200g dao động điều hoà Trong khoảng thời gian chu kì vật đoạn 40cm Tại vị trí x = 5cm động vật 0,375J Chu kì dao động: A T = 0,045s B T = 0,02s C T = 0,28s D T = 0,14s Bài 5: Một lắc lị xo có độ cứng lò xo k = 40N/m dao động điều hoà với biên độ A = 5cm Động cầu vị trí ứng với li độ cm là: A Ed=0,004J B Ed=40J C Ed=0,032J D Ed=3204J Bài 6: Một vật nhỏ thực dao động điều hịa theo phương trình x=10cos4πt cm Động vật biến thiên với chu kì bằng: A 0,5s B 0,25s C 1s D 2s Bài 7: Một vật gắn vào lị xo có độ cứng k = 20N/m dao động quỹ đạo dài 10 cm Xác định li độ vật có động 0,009J: A ± (cm) B ± (cm) C ± (cm) D ± (cm) Bài 8: Một lắc lò xo gồm viên bi nhỏ lò xo nhẹ có độ cứng 100 N/m, dao động điều hịa với biên độ 0,1 m Mốc vị trí cân Khi viên bi cách vị trí cân cm động lắc bằng: A 0,64 J B 3,2 mJ C 6,4 mJ D 0,32 J Bài 9: Một lắc đơn có khối lượng m = 5kg độ dài l = lm Góc lệch cực đại lắc so với đường thẳng đứng α0 = 6° ≈ 0,1 rad Cho g = 10m/s2 Tính lắc: A 0,5J B 0,25J C 0,75J D 2,5J Bài 10: Một lắc lị xo, cầu có khối lượng 200 g Kích thước cho chuyển động dao động với phương trình x=5cos(4πt) cm Năng lượng truyền cho vật là: A 2J B 2.10-1 J C 2.10-2 J D 4.10-2 J Bài 11: Một vật khối lượng 750g dao động điều hoà với biên độ cm; chu kì 2s (lấy 2 = 10) Năng lượng dao động vật là: A 60 J B 6mJ C 6.10-3 mJ D 0,15J Bài 12: Một chất điểm khối lượng m = l00g, dao động điều hoà dọc theo trục Ox với phương trình x=4cos(2t) cm Cơ dao động điều hoà chất điểm là: A E = 3200J B E = 3,2J C E = 0,32J D E = 0,32mJ  Bài 13: Một vật dao động điều hồ có phương trình x=4cos(3t- ) cm Cơ vật 7,2.10 -3 J Khối lượng vật A 1kg B 2kg C 0,1kg D 0,2kg Bài 14: Một lắc lò xo đặt nằm ngang gồm vật nặng khối lượng kg lò xo khối lượng khơng đáng kể có độ cứng 100 N/m, dao động điều hồ Trong q trình dao động chiều dài lắc biến thiên từ 20cm đến 32cm Cơ vật là: A 1,5J B 0,26J C 3J D 0,18J Bài 15: Một chất điểm khối lượng m = l00g, dao động điều hòa dọc theo trục Ox với phương trình x=4cos(2t) cm Cơ dao động điều hịa chất điểm có giá trị là: A 3200 J B 3,2 J C 0,32 J D 0,32 mJ Bài 16: Một lắc lò xo (m = 1kg) dao động điều hoà phương ngang Khi vật có vận tốc v=10cm/s động Năng lượng dao động vật là: A 0,03J B 0,00125J C 0,04J D 0,02J Bài 17: Một chất điểm có khối lượng m = kg dao động điều hồ với chu kì T = s Biết lượng 0,02J Biên độ dao động chất điểm là: A 2cm B 4cm C 6,3cm D 6cm Bài 18: Một lắc lò xo dao động điều hịa Lị xo có độ cứng k =40N/m Khi vật m lắc qua vị trí có li độ x = -2cm điều hòa lắc là: A Wt = -0,016J B Wt = -0,008J C Wt = 0,016J D Wt = 0,008J Bài 19: Quả cầu lắc lò xo có khối lượng m = 100 g, dao động điều hoà dọc theo trục Ox Vận tốc cầu qua vị trí cân 20 cm/s Lấy 2 = 10 Cơ lắc trình dao động A 105 J B 000 J C 0,02 J D 200 J D VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Bài 1: Nếu vật dao động điều hồ có chu kì dao động giảm lần biên độ giảm lần tỉ số lượng vật lượng vật lúc đầu là: A 4 B C 3 D Bài 2: Cơ hệ lắc lò xo dao động điều hoà sẽ: A Tăng lần tần số dao động f tăng lần biên độ A giảm lần (khối lượng vật nặng không đổi) B Tăng 16 lần tần số dao động f biên độ A tăng gấp đôi (khối lượng vật nặng không đổi) C Tăng lần khối lượng m vật nặng biên độ A tăng gấp đơi (tần số góc  khơng đổi) D Giảm lần tần số góc ω tăng lên lần biên độ A giảm lần (khối lượng vật nặng không đổi) Bài 3: Con lắc đơn gồm vật có trọng lượng 4N Chiều dài dây treo l,2m dao động với biên độ nhỏ Tại li độ góc  = 0,05 rad, lắc trọng trường bằng: A 10-3 J B 4.10-3 J C 12.10-3 J D 6.10-3 J Bài 4: Một vật dao động điều hồ có phương trình x=8cos(40t-π) (cm,s), khối lượng vật 400g Tính lượng dao động: A 2,048J B 0,15J C 1,560 J D 3,012J Bài 5: Con lắc lị xo có khối lượng m=l kg, dao động điều hòa với E=125 mJ Tại thời điểm ban đầu vật có vận tốc v=25 cm/s gia tốc a = -6,25 m/s2 Biên độ dao động A 2cm B 3cm C 4cm D 5cm Bài 6: Dao động lắc lò xo có biên độ A lượng E Thế cầu qua li độ x  A E0 A 3E0 B E0 C E0 D Bài 7: Tại nơi có gia tốc trọng trường 9,8 m/s 2, lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc 6° Biết khối lượng vật nhỏ lắc 90 g chiều dài dây treo m Chọn mốc vị trí cân bằng, lắc xấp xỉ bằng: 3 A 6,8 10 J 3 3 B 3,8 10 J C 5,8 10 J 3 D 4,8 10 J Bài 8: Con lắc đơn có chiều dài l = lm, khối lượng vật nặng m = 90g dao động với biên độ góc α = 60 nơi có gia tốc trọng trường g =10 m/s2 Cơ dao động điều hịa lắc có giá trị A E=1,58J B E=1,62J C E=0,05J D E=0,005J Bài 9: Một vật nhỏ có chuyển động tổng hợp hai dao động điều hòa phương Hai dao động có phương trình x1=A1cosωt x2=A2cos(ωt+0,5π) Gọi E0 vật Khối lượng vật E0 2.E0 A  A12  A22 B  A A 2  2.E0 E0 C  A12  A22 D  A  A22  Bài 10: Tại điểm có hai lắc đơn dao động Chu kì dao động chúng 2s ls Biết m = 2m2 hai lắc dao động với biên độ a Năng lượng lắc thứ E với lượng lắc thứ hai E2 có tỉ lệ là: A 0,5 B 0,25 C D Bài 11: Vật m dao động điều hòa với tần số 1,59Hz Khi vật có vận tốc 0,71 m/s động Biên độ dao động có giá trị: A 4cm B 5cm C 8cm D 10cm Bài 12: Hai lắc lị xo có độ cứng k, dao động với E1 = 2E2 quan hệ biên độ: A A1=2A2 B A1=4A2 C A1= A2 D A1= A2 Bài 13: Một lắc đơn có khối lượng m = 1kg, độ dài dây treo l = 2m, góc lệch cực đại dây so với đường thẳng đứng  = 0,175rad Chọn mốc trọng trường ngang với vị trí thấp nhất, g = 9,8m/s Cơ vận tốc vật nặng vị trí thấp là: A E=2J; vmax B E=0,30J; vmax C E=0,30J; vmax D E=3J; vmax T Bài 14: Nếu vào thời điểm ban đầu, vật dao động điều hòa qua vị trí cân vào thời điểm 12 , tỉ số động dao động A B C D 1/3 Bài 15: Một vật có khối lượng lkg dao động điều hồ dọc theo trục Ox với phương trình x=10cos(ωt+π) cm  Thời gian ngắn vật từ vị trí x = - 5cm đến vị trí x = + 5cm 30 (s) Cơ dao động vật A 0,5J B 5J C 0,3J D 3J Bài 16: Hai lắc đơn dao động nơi với chu kì l,6s l,2s Hai lắc có khối T1 lượng biên độ dài Tỉ lệ lượng hai dao động T2 A 0.5625 B 1.778 C 0.75 D 1.333 Bài 17: Tại nơi có g = 9,8 m/s 2, lắc đơn dao động điều hịa với biên độ góc Biết m = 90 g l = m Chọn mốc vị trí cân bằng, lắc xấp xỉ A 6,8.10-3 J B 5,8.10-3 J C 3,8.10-3 J D 4,8.10-3 J Bài 18: Một vật có khối lượng m dao động điều hịa với biên độ A Khi chu kì tăng lần lượng vật thay đổi nào? A Giảm lần B Tăng lần C Giảm lần D Tăng lần Bài 19: Một lắc lị xo có khối lượng vật nặng m, dao động điều hòa với biên độ A, lượng dao động A E Khi vật có li độ x = tốc độ vật là: A 3E 2m E B m E C m D 3E 4m Bài 20: Một lắc lò xo thẳng đứng, khối lượng vật nặng m =100g Con lắc dao động điều hồ theo phương trình x=4cos(10 t) cm Lấy g = 10 m/s2 Động vật có li độ x=2cm là: A Wd=0,04J B Wd=0,03J C Wd=0,02J D Wd=0,05J Bài 21: Một lắc đơn có khối lượng m = kg độ dài dây treo l = 2m Góc lệch cực đại dây so với đường thẳng đứng  = 100 (0.175 rad) Cơ lắc vận tốc vật nặng vị trí thấp Bài 20: Trong thí nghiệm sóng dừng, sợi dây đàn hồi dài 1,2 m với hai đầu cố định, người ta quan sát hai đầu dây cố định cịn có hai điểm khác dây không dao động Biết khoảng thời gian hai lần sợi dây liên tiếp duỗi thẳng 0,05s Vận tốc truyền sóng dây là: A 12 m/s B 16 m/s C m/s D m/s Bài 21: Một sợi dây đàn hồi treo thẳng đứng vào điểm cố định Người ta tạo sóng dừng dây với tần số bé f1 Để lại có sóng dừng, phải tăng tần số tối thiểu đến giá trị f2 Tỉ số A B C D Bài 22: Một sợi dây căng hai điểm cố định cách 80 cm Hai sóng có tần số gần liên tiếp tạo sóng dừng dây f1=70Hz f2=84Hz Tìm tốc độ truyền sóng dây Biết tốc độ truyền sóng dây khơng đổi A 11,2 m/s B 22,4 m/s C 26,9 m/s D 18,7 m/s Bài 23: Trong thí nghiệm tạo sóng dừng dây dài 0,4 m, đầu dây dao động với tần số 60 Hz dây rung với múi Để dây rung với múi tốc độ truyền sóng dây khơng đổi tần số phải: A Tăng lần B Giảm lần C Giảm lần D Tăng lần Bài 24: Một sợi dây đàn hồi dài 1,2 m treo lơ lửng cần rung, cần rung theo phương ngang với tần số thay đổi từ 100Hz đến 125Hz Tốc độ truyền sóng dây 6m/s Trong q trình thay đổi tần số mang cần, tạo lần sóng dừng dây? (biết có sóng dừng đầu nối với cần rung nút sóng) A 10 lần B lần C lần D 12 lần Bài 25: Sóng dừng dây AB có chiều dài 1,8m với A nút B bụng, A B nút khác Điểm M trung điểm AB Biên độ dao động M so với biên độ dao động điểm thuộc vị trí bụng sóng nhận tỉ số là: A 0,71 B 0,87 C 0,50 D 2,00 Bài 26: Quan sát sóng dừng đoạn dây đàn hồi AB Đầu A giữ cố định Với đầu B tự đo tần số sóng 22 Hz dây có nút (tính nút sóng hai đầu dây) Nếu đầu B cố định coi tốc độ truyền sóng dây cũ, để có nút tần số sóng phải bằng: A 20 Hz B 18 Hz C 25 Hz D 23 Hz Bài 27: Người ta tạo sóng dừng dây AB dài 0,8m Đầu B cố định, đầu A gắn với cần rung với tần số f (35 Hz