Chuyên đề bài tập Vật lý Lớp 11 - Chuyên đề 2: Bài toán đồ thị dao động - Số 2 - Vũ Tiến Thành

Nội dung text: Chuyên đề bài tập Vật lý Lớp 11 - Chuyên đề 2: Bài toán đồ thị dao động - Số 2 - 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@yahoo.com.vn ĐT: 0977616415 Webside : CHUYÊN ĐỀ 2: BÀI TOÁN ĐỒ THỊ DAO ĐỘNG_SỐ 2 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: Một vật dao động điều hòa có đồ thị li độ phụ thuộc thời gian như hình bên. Phương trình dao động là: A. x = 2cos(5πt + π) cm π B. x = 2cos(2,5πt - ) cm 2 π C. x = 2cos(2,5πt + ) cm 2 π D. x = 2cos(5πt + ) cm 2 Câu 2: Một vật dao động điều hòa có li độ x được biểu diễn như hình vẽ. Cơ năng x (cm) của vật là 250 mJ. Lấy π2 = 10. Khối lượng của vật là: 10 A. 500 kg B. 50 kg 2 O C. 5 kg D. 0,5 kg 1 t (s) Câu 3: Đồ thị li độ của một vật dao động điều hòa có dạng như hình vẽ. Phương trình dao động của vật là: π π A. x = 4cos (t − ) cm x (cm) 3 3 π 4 B. x = 4cos (t − 1) cm 3 π C. x = 4cos(2πt − ) cm O 6 7 t (s) 2π π D. x = 4cos( t − ) cm 7 6 Câu 4: Một chất điểm dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng O trên v trục Ox. Đồ thị vận tốc – thời gian của chất điểm được cho như hình vẽ. Trong khoảng thời gian Δt = t2 - t1 số lần gia tốc đạt cực đại là? A. 1. B. 2. t C. 3. D. 4. O Câu 5: Đồ thị dao động của một chất điểm dao động điều hòa như hình vẽ. Phương trình biểu diễn sự phụ thuộc của vận tốc của vật theo t thời gian là t 1 2 8π π π A. v = cos( t + ) cm/s 3 3 6 8π π 5π B. v = cos( t + ) cm/s 3 6 6 π π C. v = 4πcos( t + ) cm/s 3 3 π π D. v = 4πcos( t + ) cm/s 6 3 Câu 6: Một dao động điều hòa có đồ thị như hình vẽ. Kết luận nào sau đây sai A. A = 4 cm B. T = 0,5 s C. ω = 2π rad.s D. f = 1 Hz
2. Câu 7: Một dao động điều hòa có đồ thị như hình vẽ. Li độ của vật tại thời điểm t = 2018s là A. - 4 cm B. 2 cm C. 4 cm D. -2 cm Câu 8: Một con lắc lò xo dao động điều hòa có đồ thị như hình vẽ bên. Phương trình dao động điều hòa của chất điểm là π A. x = √3cos(2πt + ) cm 6 π B. x = √6cos(2πt - ) cm 4 π C. x = √6cos(πt - ) cm 6 π D. x = √6cos(πt - ) cm 4 Câu 9: Hình vẽ là đồ thị phụ thuộc thời gian của li độ góc của con lắc đơn α (rad/s) 2 dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s với chu kì T và biên 0,12 độ góc αmax. Chiều dài của con lắc đơn gần giá trị nào nhất sau đây? 1,5 t (s) A. 2,3 m B. 2 m O C. 1 m D. 1,5 m -0,12 Câu 10: Hình vẽ là đồ thị phụ thuộc thời gian của li độ góc của con lắc đơn dao động đièu hòa tại nơi có gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s2 với chu kì T và biên α (rad/s) 0,12 độ góc αmax. Tốc độ cực đại của vật dao động là? A. 0,23 m/s B. 1 m/s t (s) 3 C. 0,56 m/s D. 0,15 m/s O Dạng 2: Đồ thị có dạng 1 đường không điều hòa -0,12 Câu 11: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox với biên độ 10 cm. Hình Φ (x π rad) vẽ là đồ thị phụ thuộc thời gian của pha dao động (dạng hàm cos). Phương trình dao động của vật là A. x = 10cos(πt - π/3) cm C. x = 10cos(πt + π/3) cm B. x = 10cos(2πt - π/3) cm D. x = 10cos(2πt + π/3) cm 1/12 t(s) Câu 12: Đồ thị dưới đây biểu diễn sự biến thiên của một đại lượng z theo đại 0 1/12 lượng y trong dao động điều hòa của con lắc đơn. Khi đó li độ của con lắc là x, z vạn tốc là v, thế năng là Et và động năng là Eđ. Đại lượng z, y ở đây có thể là 2 A. z = Et, y = Eđ B. z = Eđ, y = v 2 C. z = Et, y = x D. z = Et, y = x y O Câu 13: Một con lắc lò xo có vật nhỏ khối lượng 0,1 kg dao động điều hòa trên trục Wđ (J) Ox với phương trình x = Acosωt cm. Đồ thị biểu diễn động năng theo bình phương 0,08 li độ như hình vẽ. Lấy π2 = 10. Tốc độ trung bình của vật trong 1 chu kỳ là A. 20 cm/s B. 40 cm/s 2 2 C. 10 cm/s D. 80 cm/s x (cm ) O 16 Câu 14: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa động năng Wđ và thế năng Wt của một Wđ vật dao động điều hòa có cơ năng W0 như hình vẽ. Ở thời điểm t nào đó, trạng thái W năng lượng của dao động có vị trí M trên đồ thị, lúc này vật đang có li độ dao động 0 M 3W /4 x = 2 cm. Biết chu kì biến thiên của động năng theo thời gian là Tđ = 0,5 s, khi vật có 0 N trạng thái năng lượng ở vị trí N trên đồ thị thì vật dao động có tốc độ là W0/4 A. 16π cm/s B. 8π cm/s C. 4π cm/s W O t D. 2π cm/s W0
3. Câu 15: Đồ thị nào sau đây cho biết mối liên hệ đúng giữa gia tốc a và li độ x trong dao động điều hòa của một chất điểm? A. Hình 3 a a a a B. Hình 2 C. Hình 1 D. Hình 4 x x x x Câu 16: Một vật có khối lượng 10 g dao động điều Hình 1 Hình 2 Hình 3 Hình 4 hòa quanh vị trí cân bằng x = 0, có đồ thị sự phụ thuộc hợp lực tác dụng lên vật vào li độ như hình vẽ. Chu kì dao động của vật là A. 0,256 s B. 0,152 s C. 0,314 s D. 1,255 s Câu 17: Một con lắc lò xo dao động điều hòa với biên độ A = 10 cm. Đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa động năng và vận tốc của vật dao động được cho như hình vẽ. Chu kỳ và độ cứng của lò xo lần lượt là: A. 1 s và 4 N/m B. 2π s và 40 N/m C. 2π s và 4 N/m D. 1 s và 40 N/m Câu 18: Trên mặt bàn nhẵn có một con lắc lò xo nằm ngang với quả cầu có khối lượng m = 100g; con lắc có thể dao động với tần số 2Hz. Quả cầu nằm cân bằng. F (N) Tác dụng lên quả cầu một lực có hướng nằm ngang và có cường độ được chỉ rõ 20 trên đồ thị; quả cầu dao động. Biên độ dao động của quả cầu gần với giá trị nào nhất sau đây: 10 A. 4,8cm. B. 6,2cm. t (10-3 s) C. 3,6cm. D. 5,4cm O 1 2 3 Câu 19: Trên hình vẽ là đồ thị sự phụ thuộc của vận tốc theo li độ của một v (cm/s) chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox. Vận tốc cực đại của dao động gần 69,28 nhất với giá trị nào sau đây? 52,92 A. 79,95 cm/s B. 79,90 cm/s x (cm) C. 80,25 cm/s D. 80,00 cm/s O 5 7,5 10 Câu 20: Một vật dao động điều hoà, có đồ thị vận tốc phụ thuộc vào li độ được biểu diễn như hình vẽ bên. Chu kỳ dao động là: A. 0,1 s B. 0,8 s C. 0,2 s D. 0,4 s -40 3π 4 2 +A O 4 x (cm) Dạng 3: Đồ thị có dạng 2 đường điều hòa 40 2π Câu 21: Một chất điểm tham gia đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương có đồ thị như hình vẽ. Phương trình dao động tổng v (cm/s) hợp của chất điểm là? π A. x = 2cos(2πt + ) cm 3 2π B. x = 4cos(2πt + ) cm 3 2π C. x = 2cos(2πt + ) cm 3 2π D. x = 2cos(2πt - ) cm 3
4. Câu 22: (Chuyên Lương Văn Tụy L1 – Ninh Bình 19) Một chất điểm x(cm) thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, với li độ +23 +2 x1 và x2 có đồ thị như hình vẽ bên. Tốc độ cực đại của vật là: x2 ts() A. 8√3π cm/s. B. 8π cm/s. O 2 x1 C. 16π cm/s. D. 64π cm/s. −2 −23 0,5 Câu 23: Một vật khối lượng 100g đồng thời thực hiện hai dao động điều hòa được mô tả bởi đồ thị bên. Lấy π2 = 10. Lực hồi phục cực đại tác dụng lên x (cm) 8 vật có giá trị: 6 A. 2,5 N B. 2 N O C. 1,5 N D. 3 N 10 t (10-2 s) Câu 24: Hai vật nhỏ giống nhau dao động điều hòa cùng tần số. Đồ x (cm) thị biểu diễn li độ của hai vật nhỏ phụ thuộc thời gian được biểu diễn x2 5 như hình vẽ. Biết rằng t2 – t1 = s. Khi thế năng vật 1 bằng 25 mJ 16 A1 x1 thì động năng của vật 2 là 119 mJ. Khi động năng của vật hai bằng 1,5 t (s) 38 mJ thì thế năng của vật một bằng O t1 t2 A. 88 mJ B. 98 mJ C. 60 mJ D. 72 mJ A2 Câu 25: (Chuyên Hạ Long - 19) Hai con lắc lò xo giống nhau có cùng x(cm) khối lượng vật nặng m và cùng độ cứng lò xo k. Hai con lắc dao động trên hai đường thẳng song song, có vị trí cân bằng cùng ở gốc tọa độ. Chọn mốc thế 6 năng tại vị trí cân bằng. Hai con lắc có đồ thị dao động như hình vẽ. Ở thời điểm t, con lắc thứ nhất có động năng 0,06J và con lắc thứ hai có thế năng 4.10- 2 3 O J. Khối lượng m là: t(s) 4 2 A. kg B. 3kg 3 1 2 C. kg D. kg 6 3 9 0, 25 0, 50 Câu 26: (Chuyên Phan Bội Châu L4 – Nghệ An - 19) Hai điểm sáng dao động điều hòa trên trục Ox, xung quanh vị trí cân bằng chung O với biên độ A1 x > A2. Một phần đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của li độ theo thời gian của hai điểm sáng như hình vẽ bên. Kể từ t = 0, tại thời điểm mà hai điểm sáng gặp nhau lần thứ 2019 thì tỷ số giữa giá trị vận tốc của điểm sáng 1 và vận tốc của điểm sáng 2 là t A. -1,73. B. 1,73. C. -1,55 D. 1,55. Câu 27: Hai chất điểm 1 và 2 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số trên hai đường thẳng song song với nhau rất gần nhau và xem như trùng với một trục Ox (vị trí cân bằng các chất điểm nằm tại O). Hình vẽ là đồ thị phụ thuộc thời gian của li độ chất điểm 1 (đường 1) và chất điểm 2 (đường 2). Tại thời điểm t3, chất điểm 1 có li độ bằng 2,2 cm và tốc độ đang giảm thì khoảng cách giữa hai chất điểm gần giá trị nào nhất sau đây? A. 1,4 cm B. 3,6 cm C. 5,8 cm D. 4 cm Câu 28: Hai chất điểm dao động điều hòa dọc theo hai đường thẳng song song cách nhau 8 cm và cùng song song với trục Ox, vị trí cân bằng của chúng nằm trên đường vuông góc chung đi qua O. Đồ thị li độ theo thời gian như hình vẽ. Trong quá trình dao động, khoảng cách xa nhau nhất giữa hai chất điểm gần bằng A. 18 cm. B. 10 cm. C. 12, 81 cm. D. 16,2 cm.
5. Câu 29: Đồ thị li độ thời gian của chất điểm 1 và chất điểm 2 như hình vẽ. Biết hai vật dao động trên hai đường thẳng song song kề nhau với cùng một hệ trục toạ độ. Khoảng cách lớn nhất giữa hai chất điểm (theo phương dao động) gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 2,5 cm B. 3,5 cm C. 5 cm D. 4,5 cm Câu 30: Cho hai dao động điều hòa với li độ x và x có đồ thị 1 2 x (cm) như hình vẽ. Tổng tốc độ của hai dao động ở cùng một thời điểm 8 6 có giá trị lớn nhất là: x1 A. 200π cm/s B. 140π cm/s 0,1 C. 280π cm/s D. 2100π cm/s O 0,05 t (s) x Dạng 4: Đồ thị có dạng 2 đường không điều hòa -6 2 -8 Câu 31: (Ngô Gia Tự L1 – Bắc Ninh - 19) Hai con lắc lò xo treo thang đứng |Fđh| với lò xo có độ cứng k1, k2 được treo các vật nặng tương ứng là mi, m2. Kích thích cho hai con lắc dao động cùng biên độ, ta thu được đồ thị độ lớn lực (1) đàn hồi theo li độ của hai con lắc như hình bên. Tỉ số độ cứng của hai lò xo 1 là: (2) 2 1 2 1 1 A. B. C. D. O x 3 3 4 2 Câu 32: Cho hai vật dao động điều hòa dọc theo hai đường thẳng cùng song song v với trục Ox. Vị trí cân bằng của mỗi vật nằm trên đường thẳng vuông góc với trục (1) Ox tại O. Trong hệ trục vuông góc xOv, đường (1) là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc và li độ của vật 1, đường (2) là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa (2) vận tốc và li độ của vật 2 (hình vẽ). Biết các lực kéo về cực đại tác dụng lên hai vật trong quá trình dao động là bằng nhau. Tỉ số giữa khối lượng của vật 2 với O x khối lượng của vật 1 là 1 1 A. B. 3 C. 27 D. 27 3 Câu 33: (Thanh Chương 1 – Nghệ An) Một chất điểm dao động điều hoà trên một đoạn thẳng. Trên hình vẽ là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của vận tốc v (cm/s) và gia tốc a (cm/s2) của dao động theo li độ x (cm), điểm M là giao điểm của hai đồ thị ứng với chất điểm có li độ x0. Giá trị x0 gần giá trị nào nhất sau đây? A. 3,8 cm. B. 3,2 cm. C. 2,2 cm. D. 4,2 cm. Câu 34: (MH 19) Hai điểm sáng dao động điều hòa với cùng biên độ trên một đường thẳng, quanh vị trí cân bằng O. Các pha của hai dao động ở thời điểm t là α1 và α2. Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của α1 và của α2 theo thời gian t. Tính từ t = 0 thời điểm α , α (rad)) hai điểm sáng gặp nhau lần đầu là 1 2 A. 0,15 s. B. 0,3 s. C. 0,2 s. D. 0,25 s. 2π 3 O 0,3 t (s)
6. Câu 35: Cho hai vật dao động điều hòa dọc theo hai đường thẳng cùng song song v với trục Ox. Vị trí cân bằng của mỗi vật nằm trên đường thẳng vuông góc với trục (1) Ox tại O. Trong hệ trục vuông góc xOv, đường (1) là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa vận tốc và li độ của vật 1, đường (2) là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa (2) vận tốc và li độ của vật 2 (hình vẽ). Biết các lực kéo về cực đại tác dụng lên vật 1 gấp 3 lần lực kéo về cực đại tác dụng lên vật 2. Tỉ số giữa khối lượng của vật 2 O x với khối lượng của vật 1 là 1 A. B. 9 C. 27 27 1 D. 9 Dạng 5: Các dạng khác Câu 36: Hai chất điểm dao động có li độ phụ thuộc theo thời gian được biểu diễn tương ứng bởi hai đồ thị (1) và (2) như hình vẽ. Nhận xét nào dưới đây đúng khi nói về dao động của hai chất điểm? A. Hai chất điểm đều thực hiện dao động điều hòa với cùng chu kỳ. B. Đồ thị (1) biểu diễn chất điểm dao động tắt dần cùng chu kỳ với chất điểm còn lại. C. Hai chất điểm đều thực hiện dao động điều hòa và cùng pha ban đầu. D. Đồ thị (1) biểu diễn chất điểm dao động cưỡng bức với tần số ngoại lực cưỡng bức bằng tần số dao động của chất điểm còn lại.  B Câu 37: Trong dao động điều hòa đồ thị biểu diễn x, v, a, Fhp có đồ x, v, a, F thị (như hình) nhưng chưa biết thứ tự. Hãy chỉ tên các đồ thị có thể theo thứ tự x, v, a, F A. (1), (2), (3), (4) B. (1), (4), (2), (3) (2) C. (4), (2), (3), (1) D. (2), (3), (4), (1) t (s) (3) (4) Câu 38: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, kích thích cho (1) F (N) con lắc dao động điều hòa với biên độ A. Đồ thị (1) biểu diễn lực hồi phục phụ thuộc vào thời gian. Đồ thị (2) biểu (2) diễn độ lớn lực đàn hồi phụ thuộc vào thời gian. Lấy g = 2 2 10 m/s và π = 10. Độ ứng của lò xo là 1 A. 100 N/m B. 400 N/m O C. 200 N/m D. 300 N/m 2 t (s) (1) 15 Câu 39: Ba chất điểm cùng dao động điều hòa dọc theo v (m/s) trục Ox, xung quanh vị trí cân bằng O, cùng tần số (các chất điểm 4 2 không va chạm nhau trong quá trình dao động). Đồ thị vận tốc của 4 các chất điểm phụ thuộc thời gian được biểu diễn như hình vẽ. 3 (2) Tổng li độ của các chất điểm ở cùng một thời điểm có giá trị lớn (3) nhất bằng: 0 2,5 28 A. cm B. cm 1 9 t (ms) 2,8 25 C. cm D. cm (1) Câu 40: Một vật thực hiện đồng thời 3 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình lần lượt là x1; x2 và x3. Hình vẽ là đồ thị phụ thuộc thời gian của x12 = x1 + x2, x23 = x2 + x3, x31 = x3 + x1. Khi x1 đạt cực tiểu thì li độ của x3 có giá trị bằng A. 0 cm B. 3 cm C. 3√2 cm D. 3√6 cm