Bài tập file word vật lí 11 chân trời sáng tạo Chương 1: Dao động (P1)
Bộ câu hỏi tự luận vật lí 11 Chân trời sáng tạo. Câu hỏi và bài tập tự luận Chương 1: Dao động (P1). Bộ tài liệu tự luận này có 4 mức độ: Thông hiểu, nhận biết, vận dụng và vận dụng cao. Phần tự luận này sẽ giúp học sinh hiểu sâu, sát hơn về môn học vật lí 11 Chân trời sáng tạo.
ÔN TẬP CHƯƠNG 1. DAO ĐỘNG PHẦN 1
Câu 1: Dao động cơ học là gì?
Trả lời:
Dao động cơ học là sự chuyển động có giới hạn trong không gian của một vật quanh một vị trí xác định. Vị trí đó gọi là vị trí cân bằng.
Câu 2: Dao động tự do là gì?
Trả lời:
Dao động của hệ xảy ra dưới tác dụng chỉ của nội lực được gọi là dao động tự do (dao động riêng).
Câu 3: Phương trình li độ của vật dao động điều hòa có dạng:
Trả lời:
Phương trình li độ:
Trong đó:
· x, A lần lượt là li độ và biên độ dao động của vật, trong hệ SI có đơn vị là m
· là pha của dao động, trong hệ SI có đơn vị là rad/s
· là pha ban đầu của dao động, trong hệ SI có đơn vị là rad
Câu 4: Thế năng dao động được tính theo công thức nào?
Trả lời:
Câu 5: Một vật dao động tắt dần có các đại lượng giảm liên tục theo thời gian là
Trả lời:
Theo định nghĩa về dao động tắt dần thì biên độ và năng lượng giảm liên tục theo thời gian.
Câu 6: Pha dao động là gì?
Trả lời:
Là một đại lượng đặc trưng cho trạng thái của vật trong quá trình dao động
Câu 7: một chất điểm dao động điều hòa với chu kỳ (s) và biên độ 2 cm. Vận tốc cua chất điểm tại vị trí cân bằng có độ lớn bằng??
Trả lời:
Câu 8: biểu thức li độ của vật dao động điều hòa có dạng . Chu kỳ dao động của vật là?
Trả lời:
Câu 9: Một vật dao động điều hòa với biên độ A thì cơ năng của vật bằng bao nhiêu lần thế năng của vật và ở li độ là bao nhiêu?
Trả lời:
- Khi vật đi qua vị trí - Khi vật đi qua vị trí x = ±
Wt = kx2 = k(± )2
= .kA2 =
=> W = 4Wt
- Khi vật đi qua vị trí - Khi vật đi qua vị trí x = ±A
Wt = kx2 = k(± )2
= .kA2 =
=> W = Wt
Câu 10: Một con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng trong môi trường có lực cản. Tác dụng vào con lắc một lực cưỡng bức tuần hoàn F = Focosωt, tần số góc ω thay đổi được. Khi thay đổi tần số góc đến giá trị ω1 và 3ω1 thì biên độ dao động của con lắc đều bằng A1. Khi tần số góc bằng 2ω1 thì biên độ dao động của con lắc bằng A2. So sánh A1 và A2, ta có
Trả lời:
+ Coi tần số riêng của con lắc lò xo là f + Coi tần số riêng của con lắc lò xo là f0; f là tần số dao động của ngoại lực cưỡng bức
+ Biên độ dao động của hệ phụ thuộc vào F + Biên độ dao động của hệ phụ thuộc vào F0 (coi như không đổi) và |f - fo|
+ Khi thay đổi tần số góc đến giá trị ω + Khi thay đổi tần số góc đến giá trị ω1 (f1) biên độ dao động của con lắc là A1
+ Khi thay đổi tần số góc đến giá trị 2ω + Khi thay đổi tần số góc đến giá trị 2ω1 (f2) biên độ dao động của con lắc là A2
⇒ |f1-f -fo| < |f2-f -fo| ⇒ A1 < A2
Câu 11: Một vậy dao động điều hòa với phương trình li độ có dạng x = Acos( πt + ϕ), t tính theo đơn vị giây. Ở thời điểm t1 thì li độ là 5 cm; ở thời điểm t2 = t1 + 1,5 s thì li độ là 12 cm. Biên độ dao động là bao nhiêu?
Trả lời:
Chu kì T = 2 s. Pha dao động ở hai thời điểm lệch nhau nên x12 + x22 = A2
ð A = 13 cm
Câu 12: Một vậy dao động điều hòa với phương trình li độ có dạng x = Acos( πt + ϕ), t tính theo đơn vị giây. Ở thời điểm t1 thì li độ là 4 cm; ở thời điểm t2 = t1 + 0,5 s thì li độ là -3 cm. Tốc độ dao động cực đại là bao nhiêu?
Trả lời:
Chu kì T = 2 s. Pha dao động ở hai thời điểm lệch nhau nên x12 + x22 = A2
ð A = 5 cm
ð Tốc độ cực đại bằng ωA
Câu 13: Hai vật dao động điêu hòa dọc theo các trục song song với nhau. Phương trinh dao động của các vật lần lượt là x1 = A1cosωt (cm) và x2 = A2sinωt (cm). Biết . Tại thời điểm t, vật thứ nhất đi qua vị trí có li độ x1 = 3 cm với vận tốc v1 = -18 cm/s. Khi đó vật thứ có tốc độ bằng bao nhiêu ?
Trả lời:
Thay x1 = 3 cm vào . => x2 =
Đạo hàm theo thời gian hai vế của phương trình , ta được:
64.2x1v1 + 36.2x2v2 = 0
Hay 128.x1v1 + 72.x2v2 = 0
Thay giá trị x1, x2 và v1 vào ta được = 24 cm/s
Câu 14: Vật dao động điều hòa có dạng như hình vẽ, tìm A,T,w
Trả lời:
A = 4cm
Theo đồ thị: Vật từ đến x = 4cm = A, mất thời gian ngắn nhất là T/6
Chu kỳ
Câu 15: Một vật dao động điều hòa có phương trình dao động . Xác định gia tốc của vật khi x = 3cm
Trả lời:
Câu 16: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox. Khi chất điểm đi qua vị trí cân bằng thì tốc độ của nó là 20 cm/s. Khi chất điểm có tốc độ là 10 cm/s thì gia tốc của nó có độ lớn là 40√3cm/s2. Biên độ dao động của chất điểm là
Trả lời:
Ta có:
( )2 + + ( )2 = 1
⇒ ( )2 + + ( )2 = 1
⇒ = 80cm/s2
⇒A = = = 5cm
Câu 17: Một vật dao động điều hòa có chu kì 2 s, biên độ 10 cm. Khi vật cách vị trí cân bằng 5 cm, tốc độ của nó bằng:
Trả lời:
Từ công thức: x2 + = A2 suy ra:
|v| = w =
= ≈ 27,21(cm/s)
Câu 18: Con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m = 100 g, lò xo có độ cứng k dao động cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn. Khi tần số của ngoại lực là f1 = 3 Hz thì biên độ ổn định của con lắc là A1. Khi tần số của ngoại lực là f2 = 7 Hz thì biên độ ổn định của con lắc là A2 = A1. Lấy π2 = 10. Độ cứng của lò xo có thể là
Trả lời:
Biên độ dao động của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa tần số của lực cưỡng bức và tần số dao động riêng của hệ
A1 = A2 ⇔ |f1 - f0| = |f2-f -f0| hay f1 + f2 = 2f0
Từ đây ta tính được
Câu 19: Một vật thực hiện dao động điều hoà có đồ thị như hình vẽ bên, tìm A,T,w
Trả lời:
Chu kì dao động: Theo số liệu trên đồ thị từ vật từ đến x = A mất thời gian T/8
Suy ra
Biên độ dao động A = 4cm
Câu 20: Một vật thực hiện dao động điều hoà với biên độ A tại thời điểm t1 = 1,2 s vật đang ở vị trí x = theo chiều âm, tại thời điểm t2 = 9,2 s vật đang ở biên âm và đã đi qua vị trí cân bằng 3 lần tính từ thời điểm t1. Hỏi tại thời điểm ban đầu thì vật đang ở đâu và đi theo chiều nào?
Trả lời:
Chọn lại gốc thời gian t = t1 = 1,2 s thì pha dao động có dạng: ϕ = ωt +
Từ M1 quay một vòng (ứng với thời gian T) thì vật qua vị trí cân bằng 2 lần, rồi quay tiếp một góc (ứng với thời gian ) vật đến biên âm và tổng cộng đã qua vị trí cân bằng 3 lần.
Ta có: T + = 9,2 − 1,2⇒ T = 6(s)
⇒ ω = = (rad/s)
Để tìm trạng thái ban đầu ta cho t = − 1,2 s thì
Φ = - + + = − ⇒