Chuyên đề bài tập Vật lý Lớp 11 - Chuyên đề 1: Bài toán đồ thị dao động - Số 1 - Vũ Tiến Thành

Nội dung text: Chuyên đề bài tập Vật lý Lớp 11 - Chuyên đề 1: Bài toán đồ thị dao động - Số 1 - Vũ Tiến Thành

1. GV: Vũ Tiến Thành Tienthanh.thptnsl@gmail.com GV: Vũ Tiến Thành Trường: THPT Ngô sĩ Liên – TP Bắc Giang Mail: Tienthanh.thptnsl@gmail.com ĐT: 0977616415 Webside : CHUYÊN ĐỀ 1: BÀI TOÁN ĐỒ THỊ DAO ĐỘNG_SỐ 1 LINK VIDEO LỜI GIẢI CHI TIẾT TỪNG CÂU (MIỄN PHÍ): LINK THAM GIA LUYỆN ĐỀ THI THỬ THPTQG CHUẨN CẤU TRÚC BGD&ĐT 2020 VÀO 20H CHỦ NHẬT HÀNG TUẦN ( MIỄN PHÍ): Dạng 1: Đồ thị có dạng 1 đường điều hòa Câu 1: Hình vẽ bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của li độ x vào thời gian t của một vật dao động điều hòa. Biên độ dao động của vật là A. 2,0 mm B. 1,0 mm C. 0,1 dm D. 0,2 dm Câu 2: Một chất điểm dao động điều hòa có li độ phụ thuộc thời gian theo hàm cosin như hình vẽ. Chất điểm có biên độ là: A. 4cm B. 8 cm C. -4 cm D. -8 cm Câu 3: Đồ thị hình bên dưới biểu diễn sự phụ thuộc của li độ vào thời gian của một vật dao động điều hòa. Đoạn PR trên trục thời gian t biểu thị x A. hai lần chu kì B. hai điểm cùng pha C. một chu kì D. một phần hai chu kì R Câu 4: Một vật dao động điều hòa trên trục Ox. Hình O bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của li độ x vào thời P t gian t. Tần số góc của dao động là A. l0 rad/s. B. 10π rad/s. C. 5π rad/s. D. 5 rad/s. Câu 5: Hình vẽ bên là đồ thị phụ thuộc thời gian của li độ dao động điều hòa. Chu x (cm) kì dao động là A. 0,75 s B. 1,5 s C. 3 s D. 6 s O 1 t (s) Câu 6: Đồ thị dưới đây biểu diễn x = Acos(ωt + φ). Phương trình dao động là π π A. x =10cos( t) cm B. x =10cos(4t + ) cm 2 2 C. x = 4cos(10t) cm D. x =10cos(8πt) cm Câu 7: Một vật dao động điều hòa có đồ thị vận tốc như hình vẽ. Nhận định nào sau đây đúng? A. Li độ tại Α và Β giống nhau v +v B. Vận tốc tại C cùng hướng với lực hồi phục. max A B C. Tại D vật có li độ cực đại âm. D t O D. Tại D vật có li độ bằng 0. Câu 8: Một vật dao động điều hòa trên trục có đồ thị như hình vẽ. - vmax x() cm C Tìm tốc độ dao động cực đại của vật +4 A. 80 cm/s B. 0,08 m/s t() ms C. 0,04 m/s D. 40 cm/s O 52 366 −4
2. Câu 9: Hình vẽ là đồ thi biễu diễn độ dời của dao động x theo thời gian t của một vật dao động điều hòa. Phương trình dao động của vật là 2π A. x = 4cos(10πt + ) cm 3 2π B. x = 4cos(20t + ) cm 3 5π C. x = 4cos(10t + ) cm 6 π D. x = 4cos(10πt - ) cm 3 Câu 10: Quả nặng có khối lượng 500g gắn vào lò xo có độ cứng 50N/m. Chọn gốc tọa độ tại vị trí cân bằng, kích thích để quả nặng dao động điều hòa. Đồ thị biểu diễn li độ theo thời gian như hình vẽ. Phương trình dao động của vật là A. x = 8cos(10t + ) (cm) 6 B. x = 8cos(10t - ) (cm) 6 C. x = 8cos(10t + ) (cm) 3 D. x = 8cos(10t - ) (cm) 3 Dạng 2: Đồ thị có dạng 1 đường không điều hòa Câu 11: Một con lắc đơn gồm dây treo có chiều dài ℓ dao động điều hòa tại T (s) nơi có gia tốc trọng trường g. Thay đổi giá trị m của vật nặng ta thu được kết quả biểu diễn bằng đồ thị như hình vẽ. Giá trị của g là 1 . . . . . A. 0,33 s B. 0,0025 s C. 1,00 s D. 2,67 s m Câu 12: Cho hai chất điểm dao động điều hòa quanh vị trí cân O bằng O trên trục Ox. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa li độ dao x1() cm + 5 động của chất điểm thứ nhất x1 vào li độ dao động của chất điểm thứ hai x2 có dạng như hình vẽ. Biên độ dao động tổng hợp của x() cm hai dao động trên là 2 A. 2 cm B. 5 cm − 5 + 5 C. 5√2 cm D. 10 cm Câu 13: Trong bài thực hành khảo sát thực nghiệm các định luật dao động của con lắc đơn (Bài 6, SGK Vật lí 12), một học sinh đã tiến hành thí nghiệm, kết quả đo được học sinh đó biểu diễn bởi đồ thị như hình vẽ bên. Nhưng do sơ suất nên em học sinh đó quên ghi ký hiệu đại lượng trên các trục tọa độ Oxy. Dựa vào đồ thị ta có thể kết luận trục Ox và Oy tương ứng biểu diễn y cho A. chiều dài con lắc, bình phương chu kỳ dao động B. chiều dài con lắc, chu kỳ dao động C. khối lượng con lắc, bình phương chu kỳ dao động D. khối lượng con lắc, chu kỳ dao động O Câu 14: Xét hai chất điểm dao động quanh vị trí cân bằng O trên trục x Ox. Hình bên là đồ thị li độ – thời gian của dao động x1 và dao động x tổng hợp x1 + x2. Độ lệch pha giữa hai dao động x1 và x2 có thể là x A. π B. 1 t 2 xx12+ 2 C. D. 3 6 Câu 15: Con lắc đơn dao động tuần hoàn với biên độ góc α0, dao động τ/P 휏 với đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa tỉ số (휏 là lực căng dây, P là trọng 푃 2 lượng quả nặng) và cosα như hình vẽ. Giá trị của α0 bằng A. B. 3 6 C. D. 4 2 O 1 cosα Trang - 2 -
3. Câu 16: Khảo sát chu kì T theo khối lượng của con lắc lò xo ta thu được đồ thị như T (s) hình. Lấy π2 = 10. Độ cứng của lò xo có giá trị bằng? A. 10 N/m B. 5 N/m C. 4 N/m D. 20 N/m 2 m (kg) 0,5 Câu 17: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(ωt + φ0) cm ()rad (t được tính bằng giây). Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của pha dao động 3 của vật vào thời gian được cho như hình vẽ. Li độ của vật tại thời điểm t = 1s là 2 A. 2 cm B. 4 cm C. 1 cm D. 3 cm ts() O 1 2 Câu 18: Con lắc đơn có vật nặng 1 kg dao động điều hòa. Lực căng dây được biểu 2 diễn như đồ thị hình bên. Lấy π = 10. Góc α0 xấp xĩ bằng τ (N) A. rad B. rad 1,025 20 5 2 1 C. rad D. rad 7 20 0,9875 Câu 19: (SPHN L2 - 19) Một vật dao động v điều hòa. Hình bên là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc v và li độ x của vật. Gọi k1 và k2 lần lượt là hệ số góc của tiếp tuyến O α0 α 1 với đồ thị tại M và N. Tỉ số bằng x 2 O 1 2 A. B. √5 √7 1 2 C. D. N √6 √5 M Câu 20: Một chất điểm dao động điều hòa w (rad) trên trục Ox với biên độ Ox với biên độ 10 cm. Pha 1,3 dao động của vật phụ thuộc thời gian theo đồ thị 1,2 như hình vẽ. Phương trình dao động của vật là: 1,1 1 A. x = 10cos(πt - π/3) cm 0,9 0,8 C. x = 10cos(πt + π/3) cm 0,7 B. x = 10cos(2πt - π/3) cm 0,6 D. x = 10cos(2πt + π/3) cm 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 -0,175 -0,15 -0,125 -0,1 -0,075 -0,05 -0,025 O 0,025 t (s) Dạng 3: Đồ thị có dạng 2 đường điều hòa * Hai đường cùng tần số Câu 21: Đồ thị biểu diễn hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, cùng biên độ A và ngược pha nhau như hình vẽ. Điều nào sau đây là đúng khi nói về hai dao động này A. Có li độ luôn đối nhau B. Cùng qua vị trí cân bằng theo 1 hướng C. Độ lệch pha của hai dao động là 2π D. Biên độ dao động tổng hợp bằng 2A Câu 22: Có hai dao động cùng phương, cùng tần số được mô tả trong đồ thị sau. Dựa vào đồ thị có thể kết luận A. Hai dao động cùng pha B. Dao động 1 sớm pha hơn dao động 2 C. Dao động 1 trễ pha hơn dao động 2 D. Hai dao động vuông pha Trang - 3 -
4. Câu 23: Dao động của một vật là tổng hợp của hai dao động điều hòa x cùng biên độ. Đồ thị li độ - thời gian của hai dao động thành phần được x2 cho như hình vẽ. Li độ cực đại trong quá trình dao động là A A. A B. 2A x1 t (s) C. 3A D. 4A O Câu 24: Đồ thị biểu diễn hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Nhìn vào đồ thị hãy cho biết hai vật chuyển động như thế nào với -2A nhau? x (cm) A. Hai vật luôn chuyển động ngược chiều nhau. B. Vật (1) ở vị trí biên dương thì vật (2) ở vị trí biên âm (1) C. Vật (1) ở vị trí biên âm thì vật (2) ở vị trí cân bằng t (s) D. Vật (1) đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương thì vật (2) đi qua vị trí cân O bằng theo chiều âm. (2) Câu 25: Hai vật dao động điều hòa có đồ thị biểu diễn li độ phụ thuộc thời x (cm) gian như hình vẽ. Kể từ lúc t = 0 đến thời điểm 2 vật cùng trở lại trạng thái ban 8 푆1 x đầu lần thứ 2 thì tỉ lệ quãng đường đi được của hai vật bằng 4 2 푆2 1 t (s) A. 2 B. 0,5 O C. 4 D. 16 -4 x1 Câu 26: Hai chất điểm dao động điều hòa, đồ thị biểu diễn li độ x theo thời gian x (cm) 1 có dạng như hình vẽ. Tỉ số có giá trị A1 2 A2 A. √3 B. √2 O C. 2 D. 1,5 t (s) Câu 27: Hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số, có đồ thị tọa độ theo thời gian như hình vẽ. Một chất điểm thực hiện đồng thời hai dao động trên. Vận tốc của chất điểm khi qua li độ x = 6√3 cm có độ lớn A. 60π cm/s. B. 120π cm/s C. 40π cm/s. D. 140π cm/s. Câu 28: Cho 2 dao động điều hòa x1; x2 cùng phương, cùng tần số có đồ thị như hình vẽ. Dao động tổng hợp của x1; x2 có phương trình 3π A. x = 8√2cos(πt - ) cm 4 π B. x = 8√2cos(πt - ) cm 4 3π C. x = 8√2cos(2πt - ) cm 4 5π D. x = 8√2cos(2πt - ) cm 4 Câu 29: Đồ thị của hai dao động điều hòa cùng tần số có dạng như hình vẽ. Phương trình nào sau đây là phương trình dao động tổng hợp của chúng: π π π A. x = 5cos t cm B. x = cos( t − ) cm 2 2 2 π π C. x = 5cos( t + π) cm D. x = 5cos( t − π) cm 2 2 Câu 30: Một vật thực hiện đồng thời 2 dao động điều hòa cùng phương, li độ x1 và x2 phụ thuộc thời gian như hình vẽ. Phương trình dao động tổng hợp là π A. x = 2cos(ωt - ) cm 3 2π B. x = 2cos(ωt + ) cm 3 5π C. x = 2cos(ωt + ) cm 6 π D. x = 2cos(ωt - ) cm 6 Trang - 4 -
5. Dạng 4: Đồ thị có dạng 2 đường không điều hòa Câu 31: Hai con lắc dao động trên hai quỹ đạo song song sát nhau với cùng biên độ và cùng vị trí cân bằng, đồ thị biểu diễn gia tốc theo li độ có hình dạng như 푣 hình. Tìm thương số tốc độ cực đại của hai con lắc 1 là 푣2 y y2 A. B. x x2 y y C. √ D. z z Câu 32: Hai chất điểm dao động điều hòa dọc theo trục Ox. Trên hình vẽ là đồ φ (π/3) thị phụ thuộc thời gian của pha dao động hai chất điểm. Từ thời điểm t = 0 đến thời điểm t = 2018 s khoảng thời gian mà li độ của hai dao động cùng dấu là 7 A. 1009,5 s B. 1005,7 s C. 1009 s D. 1006,8 s 3 1 t (s) O 1 Câu 33: Hai chất điểm có khối lượng lần lượt là m1, m2 dao động điều W hòa cùng phương cùng tần số. Đồ thị biểu diễn động năng của m1 và Wđ Wt 1 thế năng của m2 theo li độ như hình vẽ. Tỉ số là 2 2 9 A. B. 3 4 4 3 C. D. 9 2 Câu 34: Động năng và thế năng của một vật dao động điều hòa phụ O x thuộc vào li độ theo đồ thi như hình vẽ. Biên độ dao động của vật là: W A. 6 cm. B. 7 cm. Wt C. 5 cm. D. 6,5 cm Wđ x (cm) Câu 35: (Vât lý BeeClass) Một con lắc lò xo có độ cứng k = 100 N/m -A -3 O 4 +A đang dao động điều hòa. Đồ thị hình bên biểu diễn sự phụ thuộc của E (J) thế năng (Et) và động năng (Eđ) vào li độ (x). Giá trị của E0 gần nhất với giá E trị nào sau đây? t A. 0,5 J. B. 0,4 J. E0 C. 0,3 J. D. 0,6 J. Eđ -5 12 x (cm) -A O A Câu 36: Hai con lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa cùng tần số dọc Fkv (N) theo hai đường thẳng song song kề nhau và song song với trục Ox. Vị trí cân 3 bằng của hai dao động đều nằm trên một đường thẳng qua O và vuông góc với 2 Ox. Đồ thị (1), (2) lần lượt biểu diễn mối liên hệ giữa lực kéo về Fkv và li độ x của con lắc 1 và con lắc 2. Biết tại thời điểm t, hai con lắc có cùng li độ và 1 1 2 x (cm) đúng bằng biên độ của con lắc 2, tại thời điểm t1 ngay sau đó, khoảng cách của O hai vật theo phương Ox là lớn nhất. Động năng của con lắc 2 tại thời điểm t1 là A. 15 mJ. B. 10 mJ. (1) C. 3,75 mJ. D. 11,25 mJ. (2) Trang - 5 -
6. Câu 37: Hai con lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa cùng tần số dọc theo hai đường thẳng song song kề nhau và song song với trục Ox. Vị trí Fkv (N) cân bằng của hai dao động đều nằm trên một đường thẳng qua O và vuông 3 góc với Ox. Đồ thị (1), (2) lần lượt biểu diễn mối liên hệ giữa lực kéo về Fkv 2 và li độ x của con lắc 1 và con lắc 2. Biết tại thời điểm t, hai con lắc có cùng 1 1 2 x (cm) li độ và đúng bằng biên độ của con lắc 2, tại thời điểm t1 sau đó, khoảng cách giữa hai vật nặng theo phương Ox là lớn nhất. Tỉ số giữa thế năng của O con lắc 1 và động năng của con lắc 2 tại thời điểm t1 là 1 A. 1. B. 2. C. D. 3. (1) 2 (2) Câu 38: Hai con lắc lò xo dao dộng điều hòa cùng phương, vị trí F (N) cân bằng của hai con lắc nằm trên một đường thẳng vuông góc với phương dao động của hai con lắc. Đồ thị lực phục hồi F phụ thuộc vào li độ x của hai con lắc được biểu diễn như hình bên. Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng. Nếu cơ năng của con lắc (1) là W1 thì cơ năng của con lắc (2) là x (m) 3 A. W1 B. 2W1. 2 2 (1) C. W1 D. W1. 3 (2) Câu 39: Hai con lắc lò xo thẳng đứng. Chiều dương từ trên xuống. Độ lớn lực đàn hồi tác dụng nên mỗi con lắc có đồ Fđh thị phụ thuộc thời gian như hình vẽ. Cơ năng của con lắc (1) (1) W1 và (2) lần lượt là W1 và W2. Tỉ số là W2 A. 0,18 B. 0,36 (2) C. 0,54 D. 0,72 x Câu 40: Một con lắc lò xo có đầu trên treo vào một điểm cố định, đầu dưới gắn vào một vật nặng dao động điều hòa theo phương thẳng Wt (J) đứng tại nơi có gia tốc trọng trường g =10 m/s2. Chọn mốc thế năng tại vị trí cân bằng của con lắc. Hình vẽ bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của thế năng 0,1125 hấp dẫn và thế năng của con lắc theo li độ x. Chu kì dao động điều hòa của vật gần bằng x (cm) A. 2,6 s. B. 0,385 s. -7,5 O 7,5 C. 2,3 s. D. 0,432 s. Trang - 6 -