CHƯƠNG I: DAO ĐỘNG

BÀI 5: ĐỘNG NĂNG. THẾ NĂNG. SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

A. TRẮC NGHIỆM

1. NHẬN BIẾT

Câu 1: Một con lắc lò xo đang dao động điều hòa. Nhận xét nào sau đây không đúng?

1. Cơ năng của con lắc tỉ lệ với biên độ dao động.
2. Cơ năng của con lắc tỉ lệ với bình phương của biên độ dao động.
3. Cơ năng của con lắc được bảo toàn nếu bỏ qua mọi ma sát.
4. Động năng của con lắc biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

Câu 2: Trong dao động điều hòa của con lắc lò xo, lực kéo về tác dụng lên vật

1. tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo.
2. tỉ lệ với khoảng cách từ vật đến vị trí cân bằng.
3. luôn hướng ra xa vị trí cân bằng.
4. luôn tỉ lệ nghịch với độ biến dạng của lò xo.

Câu 3: Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ và lò xo nhẹ có độ cứng k, đang dao động điều hòa. Mốc thế năng tại vị trí cân bằng. Biểu thức thế năng của con lắc ở li độ x là

2. 2kx².
3. kx².
4. kx.
5. 2kx.

Câu 4: Một con lắc lò xo có khối lượng vật nhỏ là m dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = Acos(ωt). Mốc tính thế năng ở vị trí cân bằng. Cơ năng của con lắc là

2. mωA².
3. mω²A².
4. mω²A².
5. mωA.

Câu 5: Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m gắn với một lò xo nhẹ có độ cứng k. Con lắc này có tần số dao động riêng là

1. f =
2. f =
3. f = 2π
4. f = 2π

Câu 6: Con lắc đơn gồm vật nặng khối lượng m treo vào sợi dây tại nơi có gia tốc trọng trường g, dao động điều hoà với chu kỳ T phụ thuộc vào

1. l và g        
2. m và l        
3. m và g        
4. m, l và g

Câu 7: Con lắc đơn chiều dài l dao động điều hoà với chu kỳ

1. T = 2
2. T = 2
3. T = 2
4. T =

Câu 8: Con lắc đơn dao động điều hoà, khi tăng chiều dài của con lắc lên 4 lần thì tần số dao động của con lắc:

1. tăng lên 2 lần.
2. giảm đi 2 lần.
3. tăng lên 4 lần.
4. giảm đi 4 lần.

Câu 9: Con lắc lò xo gồm vật khối lượng m và lò xo có độ cứng k, dao động điều hoà với chu kỳ

1. T = 2
2. T = 2
3. T = 2
4. T =

Câu 10: Trong dao động điều hoà của con lắc đơn, phát biểu nào sau đây là đúng?

1. Lực kéo về phụ thuộc vào chiều dài của con lắc.
2. Lực kéo về phụ thuộc vào khối lượng của vật nặng.
3. Gia tốc của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật.
4. Tần số góc của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật.

2. THÔNG HIỂU

Câu 1: Phát biểu nào sau đây sai về cơ năng của con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang? Cơ năng của một con lắc lò xo nằm ngang bằng

1. tổng động năng của vật nhỏ và thế năng đàn hồi của lò xo tại cùng một thời điểm.
2. động năng của vật nhỏ ở vị trí cân bằng.
3. thế năng đàn hồi của lò xo tại vị trí biên.
4. tổng động năng của vật nhỏ ở vị trí cân bằng và thế năng đàn hồi ở vị trí biên.

Câu 2: Một vật nhỏ khối lượng 100 g dao động theo phương trình x = 8cos10t (x tính bằng cm, t tính bằng s). Động năng cực đại của vật bằng

1. 32 mJ.
2. 16 mJ.
3. 64 mJ.
4. 128 mJ.

Câu 3: Một vật nặng treo vào một lò xo làm lò xo giãn ra 0,8 cm. Lấy g = 10 m/s². Chu kỳ dao động của vật là:

1. T = 0,178 s.
2. T = 0,057 s.
3. T = 222 s.
4. T = 1,777 s

Câu 4: Trong dao động điều hoà của con lắc lò xo, phát biểu nào sau đây là không đúng?

1. Lực kéo về phụ thuộc vào độ cứng của lò xo.
2. Lực kéo về phụ thuộc vào khối lượng của vật nặng.
3. Gia tốc của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật.
4. Tần số góc của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật.

Câu 5: Con lắc lò xo dao động điều hoà, khi tăng khối lượng của vật lên 4 lần thì tần số dao động của vật

1. tăng lên 4 lần.
2. giảm đi 4 lần.
3. tăng lên 2 lần.
4. giảm đi 2 lần.

Câu 6: Con lắc lò xo gồm vật m = 100g và lò xo k = 100 N/m. Lấy π² = 10. Dao động điều hoà với chu kỳ là:

1. T = 0,1 s.
2. T = 0,2 s.
3. T = 0,3s.
4. T = 0,4s.

Câu 7: Con lắc lò xo gồm vật m = 200g và lò xo k = 50N/m. Lấy π² = 10. Dao động điều hoà với chu kỳ là

1. T = 0,2s.
2. T = 0,4s.
3. T = 50s.
4. T = 100s.

Câu 8: Một con lắc lò xo dao động điều hoà với chu kỳ T = 0,5 s, khối lượng của quả nặng là m = 400g. Lấy π² = 10. Độ cứng của lò xo là

1. k = 0,156 N/m
2. k = 32 N/m
3. k = 64 N/m
4. k = 6400 N/m

Câu 9: Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng 0,4 kg gắn vào đầu lò xo có độ cứng 40 N/m. Người ta kéo quả nặng ra khỏi VTCB một đoạn 4 cm rồi thả nhẹ cho nó dao động. Phương trình dao động của vật nặng là

1. x = 4cos (10t)cm
2. x = 4cos (10t - π/2)cm.
3. x = 4cos (10πt - π/2)cm
4. x = 4cos (10πt + π/2)cm

Câu 10: Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng 0,4 kg gắn vào đầu lò xo có độ cứng 40 N/m. Người ta kéo quả nặng ra khỏi VTCB một đoạn 4 cm rồi thả nhẹ cho nó dao động. Cơ năng dao động của con lắc là:

1. E = 320 J
2. E = 6,4.10^-2J
3. E = 3,2.10^-2J
4. E = 3,2 J

Câu 11: Con lắc đơn dao động điều hoà với chu kỳ 1s tại nơi có gia tốc trọng trường 9,8 m/s², chiều dài của con lắc là

1. l = 24,8 m        
2. l = 24,8 cm        
3. l = 1,56 m        
4. l = 2,45 m

Câu 12: Con lắc đơn dao động điều hoà tại nơi có gia tốc trọng trường 9,81 m/s², với chu kỳ T = 2s. Chiều dài của con lắc là

1. l = 3,120 m        
2. l = 96,60 cm        
3. l = 0,993 m        
4. l = 0,040 m

Câu 13: Một con lắc đơn có độ dài l₁ dao động với chu kỳ T₁ = 0,8 s. Một con lắc đơn khác có độ dài l₂ dao động với chu kỳ T₁ = 0,6 s. Chu kỳ của con lắc đơn có độ dài l₁ + l₂ là

1. T = 0,7 s        
2. T = 0,8 s        
3. T = 1,0 s        
4. T = 1,4 s

Câu 14: Một con lắc đơn có chu kỳ dao động T = 4s, thời gian để con lắc đi từ VTCB đến vị trí có li độ cực đại là:

1. t = 0,5s        
2. t = 1,0s        
3. t = 1,5s        
4. t = 2,0s

Câu 15: Một con lắc đơn có chu kỳ dao động T = 3s, thời gian để con lắc đi từ vị trí có li độ x = A/2 đến vị trí có li độ cực đại x = A là

1. t = 0,250s        
2. t = 0,375s        
3. t = 0,500s        
4. t = 0,750s

3. VẬN DỤNG

Câu 1: Hình vẽ dưới đây là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của thế năng đàn hồi W_đh của một con lắc lò xo vào thời gian t. Khối lượng vật nặng là 400 g. Lấy π² = 10.

Biên độ dao động là

1. 2,5 cm.
2. 1 cm.
3. 4 cm.
4. 2 cm.

Câu 2: Một con lắc lò xo khối lượng 120 g, độ cứng 30 N/m, dao động điều hòa theo phương ngang. Tại li độ x = 3 cm, vật có vận tốc v = 50 cm/s. Tại vị trí cân bằng vật nhỏ có động năng bằng

1. 28,5 mJ.
2. 29,5 mJ.
3. 26,5 mJ.
4. 27,5 mJ.

Câu 3: Một vật nhỏ khối lượng 100 g dao động điều hòa với chu kì 0,2 s và cơ năng là 0,18 J (mốc thế năng tại vị trí cân bằng). Lấy π² = 10. Tại li độ x = 3 cm, tỉ số động năng và thế năng là

4. 4.
5. 3.
6. 2.
7. 1.

Câu 4: Một con lắc lò xo gồm một vật nhỏ và lò xo có độ cứng 20 N/m dao động điều hòa với chu kì 2 s. Khi pha dao động là  thì vận tốc của vật là v = − 20 cm/s. Lấy π² = 10. Khi vật qua vị trí có li độ x = 3π cm thì động năng của con lắc là

1. 0,36 J.
2. 0,72 J.
3. 0,03 J.
4. 0,18 J.

Câu 5: Một chất điểm dao động điều hòa có vận tốc cực đại 60 cm/s và gia tốc cực đại là 2π m/s². Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng. Thời điểm ban đầu (t=0), chất điểm có vận tốc 30 cm/s và thế năng đang tăng. Chất điểm có gia tốc bằng π m/s² lần đầu tiên ở thời điểm

1. 0,35 s.
2. 0,15 s.
3. 0,10 s.
4. 0,25 s.

Câu 6: Con lắc lò xo ngang dao động với biên độ A = 8 cm, chu kỳ T = 0,5s, khối lượng của vật là m = 0,4 kg. Lấy π² = 10. Giá trị cực đại của lực đàn hồi tác dụng vào vật là

1. F_max= 525 N
2. F_max= 5,12 N
3. F_max= 256 N
4. F_max= 2,56 N

Câu 7: Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng 0,4 kg gắn vào đầu lò xo có độ cứng 40 N/m. Người ta kéo quả nặng ra khỏi VTCB một đoạn 4 cm rồi thả nhẹ cho nó dao động. Vận tốc cực đại của vật nặng là:

1. v_max= 160 cm/s.
2. v_max= 80 cm/s.
3. v_max= 40 cm/s.
4. v_max= 20 cm/s.

Câu 8: Một con lắc đơn có độ dài , trong khoảng thời gian Δt nó thực hiện được 6 dao động. Người ta giảm bớt độ dài của nó đi 16 cm, cũng trong khoảng thời gian Δt như trước nó thực hiện được 10 dao động. Chiều dài của con lắc ban đầu là

1. l = 25 m        
2. l = 25 cm        
3. l = 9 m        
4. l = 9 cm

Câu 9: Tại một nơi có hai con lắc đơn đang dao động với các biên độ nhỏ. Trong cùng một khoảng thời gian, người ta thấy con lắc thứ nhất thực hiện được 4 dao động, con lắc thứ hai thực hiện được 5 dao động. Tổng chiều dài của hai con lắc là 164 cm. Chiều dài của mỗi con lắc lần lượt là

1. l₁= 100 m, l₂= 6,4 m.
2. l₁= 64 cm, l₂= 100 cm.
3. l₁= 1,00 m, l₂= 64 cm.
4. l₁= 6,4 cm, l₂= 100 cm.

Câu 10: Một con lắc đơn dao động với biên độ góc là 60° ở nơi có gia tốc trọng lực bằng 10 m/s². Vận tốc của con lắc khi qua vị trí cân bằng là 4 m/s. Tính độ dài của dây treo con lắc.

1. 0,8 m         
2. 1 m        
3. 1,6 m         
4. 3,2 m

4. VẬN DỤNG CAO

Câu 1: Một con lắc lò xo đang dao động điều hòa. Hình dưới đây là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của động năng W_đ của con lắc theo thời gian t.

Hiệu t₂ – t₁ có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

1. 0,27 s.
2. 0,24 s.
3. 0,22 s.
4. 0,20 s.

Câu 2: Hai con lắc lò xo giống hệt nhau đặt trên cùng mặt phẳng nằm ngang. Con lắc thứ nhất và con lắc thứ hai dao động điều hòa cùng pha với biên độ lần lượt là 3A và A. Chọn mốc thế năng của mỗi con lắc tại vị trí cân bằng của nó. Khi động năng của con lắc thứ nhất là 0,72 J thì thế năng của con lắc thứ hai là 0,24 J. Khi thế năng của con lắc thứ nhất là 0,09 J thì động năng của con lắc thứ hai là

1. 0,32 J.
2. 0,08 J.
3. 0,01 J.
4. 0,31 J.

Câu 3: Một chất điểm dao động điều hòa. Khi vừa rời khỏi vị trí cân bằng một đoạn a thì động năng của chất điểm giảm liên tục đến 5,208 mJ. Tiếp tục đi thêm một đoạn 2a thì động năng giảm liên tục đến 3,608 mJ. Nếu tiếp tục đi thêm một đoạn 3a thì động năng của chất điểm là

1. 2,008 mJ.
2. 5,699 mJ.
3. 5,016 mJ.
4. 1,536 mJ.

Câu 4: Một đồng hồ quả lắc chạy đúng tại một nơi trên mặt đất. Người ta đưa đồng hồ từ mặt đất lên độ cao h = 5 km, bán kính Trái đất là R = 6400 km (coi nhiệt độ không đổi). Mỗi ngày đêm đồng hồ đó chạy

1. nhanh 68s        
2. chậm 68s        
3. nhanh 34s        
4. chậm 34s

Câu 5: Một con lắc đơn gồm quả cầu nhỏ khối lượng m treo vào sợi dây có chiều dài l = 40 cm. Bỏ qua sức cản không khí. Đưa con lắc lệch khỏi phương thẳng đứng góc α₀ = 0,15 rad rồi thả nhẹ, quả cầu dao động điều hòa. Quãng đường cực đại mà quả cầu đi được trong khoảng thời gian 2T/3 là

1. 18 cm        
2. 16 cm        
3. 20 cm        
4. 8 cm

Câu 6: Một con lắc đơn có khối lượng 50g đặt trong một điện trường đều có vecto cường độ điện trường E hướng thẳng đứng lên trên và có độ lớn 5.10³ V/m. Khi chưa tích điện cho vật, chu kì dao động của con lắc là 2s. Khi tích điện cho vật thì chu kì dao động của con lắc là π/2 s. Lấy g = 10 m/s² và π² = 10. Điện tích của vật là

4. 4.10^-5C        
5. – 4.10^-5C         
6. 6.10^-5C        
7. – 6.10^-5C