Đề cương ôn Vật lí 12 - Chủ đề 2: Con lắc lò xo

Nội dung text: Đề cương ôn Vật lí 12 - Chủ đề 2: Con lắc lò xo

1. CHỦ ĐỀ 2: CON LẮC LÒ XO k I. LÝ THUYẾT m 1. Phương trình dđ: x = Acos(t + ) 2. Chu kì, tần số, tần số góc và độ biến dạng: k m 1 k + Tần số góc, chu kỳ, tần số:  ; T 2 ; f m k 2 m + k = m 2 Chú ý: 1N/cm = 100N/m mg + Nếu lò xo treo thẳng đứng: Với m (m)l0 T 2 2 l0 k g k *Nhận xét: Chu kì của con lắc lò xo + tỉ lệ thuận căn bậc 2 của m; tỉ lệ nghịch căn bậc 2 của k + chỉ phụ thuộc vào m và k; không phụ thuộc vào A (sự kích thích ban đầu) T m n k 3. Tỉ số chu kì, khối lượng và số dao động: 2 2 1 1 T1 m1 n2 k2 4. Chu kì và sự thay đổi khối lượng: Gắn lò xo k vào vật m1 được chu kỳ T1, vào vật m2 được T2, vào vật khối lượng m1 + m2 được chu kỳ T3, vào vật khối lượng m1 – m2 (m1 > m2) được chu kỳ T4. 2 2 2 2 2 2 Thì ta có: T3 T1 T2 và T4 T1 T2 5. Năng lượng trong dđđh của con lắc lò xo nằm ngang: 1 1 1 a. Thế năng: W kx 2 m 2 x 2 m 2 A 2 cos 2 (t ) b. Động năng: t 2 2 2 1 1 W mv 2 m 2 A 2 sin 2 (t ) đ 2 2 A 1 2 1 2 2 c. Cơ năng: W W W kA m A const d. Nếu Wđ nWt x t đ 2 2 n 1 Nhận xét: + Cơ năng được bảo toàn và tỉ lệ với bình phương biên độ. + Vị trí thế năng cực đại thì động năng cực tiểu và ngược lại. + Thời gian để động năng bằng thế năng là:t T / 4 + Thời gian 2 lần liên tiếp động năng hoặc thế năng bằng 0 là: T / 2 + Dđđh(x, v, a) có tần số góc là , tần số f, chu kỳ T. Thì động năng và thế năng biến thiên với tần số góc 2, tần số 2f, chu kỳ T / 2 . II. TRẮC NGHIỆM
2. Câu 1: Con lắc lò xo dao động điều hòa, khi tăng khối lượng của vật lên 4 lần thì tần số dao động của vật A. tăng lên 4 lần B. Giảm đi 4 lần C. Tăng 2 lần D. Giảm đi 2 lần Câu 2: Để tính chu kì dao động của con lắc lò xo, có thể dùng công thức nào sau đây: g m l A. T 2 ; B. T 2 ; C. T 2 ; D. Cả B và C l k g Câu 3: Một con lắc lò xo gồm viên bi có khối lượng m và lò xo có độ cứng k = 100N/m; có chu kì dao động T = 0,314s. Khối lượng của viên bi là: A. m = 1kg; B. m = 0,75kg; C. m = 0,50kg; D. m = 0,25kg Câu 4: Con lắc lò xo dao động điều hòa với biên độ bằng 0,1m. Hỏi tốc độ của con lắc khi ở vị trí biên bằng? A. 0 B. 1,4m/s C. 2,0m/s D. 3,4m/s Câu 5: Một lò xo giãn ra 2,5cm khi treo vào nó một vật có khối lượng 250g. Chu khì của con lắc được tạo thành như vậy là bao nhiêu? Cho g =10m/s2 A. 0,31s B. 10s C. 1s D. 126s Câu 6: Con lắc lò xo dọc gồm vật m và lò xo k dao động điều hòa, khi móc thêm vật m một vật năng 3m thì chu kì dao động của con lắc A. Tăng 2 lần B. Giảm 2 lần C. Tăng 3 lần D. Giảm 3 lần Câu 7: Một con lắc lò xo treo ở phương thẳng đứng. Độ dài tự nhiên của lò xo là 22cm. Vật mắc vào lò xo có khối lượng m = 120g. Khi hệ thống ở trạng thái cân bằng thì độ dài của lò xo là 24cm. Lấy 2 10 , g = 10m/s2. Chu kì và tần số của dao động nhận giá trị nào sau đây? 2 2 5 A. Chu kì T = 2 2s , tần số f Hz B. Chu kì T s, tần số f Hz 4 5 2 2 2 5 C. Chu kì T = s , tần số f =2,5Hz D. Chu kì T s , tần số f Hz 5 Câu 8: Tại thời điểm khi vật thực hiện dao động điều hòa với vận tốc bằng ½ vận tốc cực đại, vật xuất hiện li độ có độ lớn bằng bao nhiêu? A 3 A A A. B. C. D. A 2 2 2 3 Câu 9: Một con lắc lò xo dao động điều hòa với biên độ là 4cm. Xác định li độ của vật để động năng của vật và thế năng của lò xo có giá trị bằng nhau A. x = 2cm B. x = 3cm C. x = 9cm D. x = 22 cm
3. Câu 10: Con lắc lò xo dao động điều hòa, khi m = m1 thì chu kì dao động là T1 = 4s, khi m = m2 thì chu kì dao động T2 = 3s. Chu kì dao động của con lắc khi m = m1 + m2 là A. 7s B. 5s C. 1s D. 7 s Câu 11: Con lắc lò xo dao động điều hòa, khi m = m1 thì chu kì dao động là T1 = 4s, khi m = m2 thì chu kì dao động T2 = 3s. Chu kì dao động của con lắc khi m = m1 - m2 là A. 7s B. 5s C. 1s D. 7 s Câu 12: Con lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa, vận tốc của vật bằng không khi vật chuyển động qua A. Vị trí cân bằng B. Vị trí vật có li độ cực đại C. Vị trí mà lò xo không bị biến dạng D. Vị trí mà lực đàn hồi của lò xo bằng không Câu 13: Một chất điểm có khối lượng m =1g dao động điều hòa với chu kì T = s. Biết năng lượng là 5 8mJ. Biên độ dao động của chất điểm là A. 40cm B. 20cm D. 4cm D. 2cm Câu 14: Phương trình dao động điều hòa của một chất điểm là x = Acos(t ) (cm). Hỏi gốc thời gian được chọn vào lúc nào? A. Lúc chất điểm qua vị trí cân bằng theo chiều dương B. Lúc chất điểm qua vị trí cân bằng theo chiều âm C. Lúc chất điểm ở vị trí biên x = + A D. Lúc chất điểm ở vị trí biên x = - A Câu 15: Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Lò xo có độ cứng k = 40N/m. Khi vật m của con lắc đang qua vị trí có li độ x = -2cm thì thế năng của con lắc bằng bao nhiêu A. -0,016J B. -0,008J C. 0,016J D. 0.008J Câu 16: Chon câu trả lời đúng: Động năng của một dao động điều hòa biến đổi theo thời gian: A. Theo một hàm dạng sin B. tuần hoàn với chu kì T C. Tuần hoàn với chu kì T/2 D. Không đổi Câu 17: Một vật có khối lượng 750g dao động điều hòa với chu kì T = 2s và biên độ 4cm. Năng lượng của vật là bao nhiêu? A. 0,6J B. 0,06J C. 0,006J D. 6J Câu 18: Phát biểu nào sau đây về động năng và thế năng trong dao động điều hòa là không đúng? A. Động năng và thế năng biến đổi điều hòa cùng chu kì B. Động năng biến đổi điều hòa cùng chu kì với vận tốc C. Thế năng biến đổi điều hòa với tần số gấp đôi tần số của li độ
4. D. Tổng động năng và thế năng không phụ thuộc vào thời gian Câu 19: Một con lắc lò xo đang dao động điều hòa theo phương ngang với chu kì T. Nếu cho con lắc này dao động điều hòa theo phương thẳng đứng thì chu kì dao động của nó lúc này là A. 4T B. 2T C. T/2 D. T Câu 20: Một con lắc lò xo có cơ năng W = 0,9J và biên độ dao động A = 15cm. Hỏi động năng của con lắc tại li độ x = - 5cm là bao nhiêu? A. 0,8J B. 0,3J C. 0,6J D. Không xác định được ví chưa biết độ cứng của lò xo Câu 21: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 200N/m, khối lượng m = 200g dao động điều hòa với biên độ A = 10cm. Tốc độ của con lắc khi qua vị trí có li độ x = 2,5cm là bao nhiêu? A. 86,6m/s B. 3,06m/s C. 8,67m/s D. 0,0027m/s Câu 22: Phương trình dao động điều hòa của một chất điểm là x = Acos(t ) (cm). Hỏi gốc thời gian 2 được chọn vào lúc nào? A. Lúc chất điểm qua vị trí cân bằng theo chiều dương B. Lúc chất điểm qua vị trí cân bằng theo chiều âm C. Lúc chất điểm ở vị trí biên x = + A D. Lúc chất điểm ở vị trí biên x = - A Câu 23: Một vật dao động điều hòa với biên độ A = 8cm, chu kì T = 2s. Khi t = 0 vật qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Phương trình dao động điều hòa của vật là A. x = 8cos( t - )cm B. x = 8cos( t + ) cm C. x = 8cos( t + ) cm D. x = 8cos( t ) 2 2 cm Câu 24: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 20N/m, quả nặng có khối lượng m = 200g. Kéo vật lệch khỏi vị trí cân bằng một đoan 6 cm rồi buông nhẹ cho vật dao động. Khi t = 0 vật qua vị trí có li độ cực đại dương. Phương trình dao động điều hòa của vật là A. x = 6cos(10t ) cm B. x = 6cos(10t + ) cm C. x = 6cos(10 t - ) cm D. x = 6cos(10 t + 2 2 ) cm Câu 25. Một vật có khối lượng 250g treo vào lò xo có độ cứng 25 N/m. Từ vị trí cân bằng, người ta truyền cho vật vận tốc 40 cm/s theo phương lò xo.Chọn t = 0 khi vật qua vị trí cân bằng theo chiều âm. Phương trình dao động của vật là A.x = 8cos(10t -π) B. x = 4cos(10t - /2) cm C.x = 4cos(10t +π) cm D. x = 8cos(10t + /2) cm
5. Câu 26: Một con lắc lò xo dao động điều hòa với biên độ là 4cm. Xác định li độ của vật để động năng của vật và thế năng của lò xo có giá trị bằng nhau. A. x = 2cm B. x = 3cm C. x = 9cm D. x = 22 cm Câu 27: Một con lắc lò xo dao động điều hoà khi vật đi qua vị trí có li độ x = A / 2 thì D. cơ năng bằng động năng. B. cơ năng bằng thế năng. C. động năng bằng thế năng. D. thế năng bằng hai lần động năng.