Phương pháp học nhanh Vật lí Lớp 12 - Tập 1 - Chuyên đề 1: Dao động cơ - Chủ đề 7: Các loại dao động khác - Phạm Hồng Vương

Nội dung text: Phương pháp học nhanh Vật lí Lớp 12 - Tập 1 - Chuyên đề 1: Dao động cơ - Chủ đề 7: Các loại dao động khác - Phạm Hồng Vương

1. CHỦ ĐỀ 7: CÁC LOẠI DAO ĐỘNG KHÁC I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Đại cương về các dao động khác Dao động tự do, dao Dao động tắt dần Dao động cưỡng bức, động duy trì cộng hưởng Khái niệm - Dao động tự do là dao - Là dao động có biên - Dao động cưỡng bức động của hệ xảy ra dưới độ và năng lượng giảm là dao động xảy ra dưới tác dụng chỉ của nội lực. dần theo thời gian. tác dụng của ngoại lực - Dao động duy trì là dao biến thiên tuần hoàn. động tắt dần được duy trì - Cộng hưởng là hiện mà không làm thay đổi chu tượng A tăng lên đến kỳ riêng của hệ. Amax khi tần số fn f0 Lực tác dụng Do tác dụng của nội lực Do tác dụng của lực cản Do tác dụng của ngoại tuần hoàn (do ma sát) lực tuần hoàn Biên độ A Phụ thuộc điều kiện ban Giảm dần theo thời gian Phụ thuộc vào biên độ đầu của ngoại lực và hiệu số ( fn f0 ) Chu kì T Chỉ phụ thuộc đặc tính của Không có chu kì hoặc Bằng với chu kì của riêng hệ, không phụ thuộc tần số do không tuần ngoại lực tác dụng lên các yếu tố bên ngoài. hoàn. hệ. Hiện tượng đặc biệt Không có Sẽ không dao động khi Amax khi tần số fn f0 ma sát quá lớn Ứng dụng - Chế tạo đồng hồ quả lắc. Chế tạo lò xo giảm xóc - Chế tạo khung xe, bệ - Đo gia tốc trọng trường trong oto, xe máy. máy phải có tần số khác của Trái Đất. xa tần số của máy gắn vào nó. - Chế tạo các loại nhạc cụ. 2. Phân biệt giữa dao động cưỡng bức với dao động duy trì: Giống nhau: - Đều xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực. - Dao động cưỡng bức khi cộng hưởng cũng có tần số bằng tần số riêng của vật. Khác nhau: Dao động cưỡng bức Dao động duy trì - Ngoại lực là bất kỳ, độc lập với vật. - Lực được điều khiển bởi chính dao động ấy qua - Do ngoại lực thực hiện thường xuyên, bù đắp một cơ cấu nào đó. năng lượng từ từ trong từng chu kì. - Cung cấp một lần năng lượng, sau đó hệ tự bù đắp - Trong giai đoạn ổn định thì dao động cưỡng bức năng lượng cho vật dao động. có tần số bằng tần số f của ngoại lực. - Dao động với tần số đúng bằng tần số dao động Trang 1
2. - Biên độ của hệ phụ thuộc vào F0 và f f0 riêng f0 của vật. - Biên độ không thay đổi 3. Các đại lượng trong dao động tắt dần của con lắc lò xo: Với giả thiết tại thời điểm t = 0 vật ở vị trí biên, ta có: a) Độ giảm biên độ mg * Độ giảm biên độ sau ¼ chu kỳ: x0 AT 4 k 2mg * Độ giảm biên độ sau nửa chu kỳ: 2.x0 AT 2 k 4mg * Độ giảm biên độ sau mỗi chu kỳ: A 4.x T 0 k * Độ giảm biên độ sau N chu kỳ: AN A AN N. A * Biên độ còn lại sau N chu kỳ: AN A N.AN A A A * Phần trăm biên độ bị giảm sau N chu kì: H N N AN A A A * Phần trăm biên độ còn lại sau N chu kì: H N 1 H AN A AN b) Độ giảm cơ năng: W * Phần trăm cơ năng còn lại sau N chu kì: H N WN W W W * Phần trăm cơ năng bị mất (chuyển thành nhiệt) sau N chu kì: H N 1 H WN W WN b) Số dao động thực hiện được và thời gian dao động tắt dần: A k.A * Số dao động vật thực hiện cho tới khi dừng lại: N A 4mg m * Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại: t N.T N.2 k c) Vị trí vật đạt vận tốc cực đại trong nửa chu kì đầu tiên: mg * Tại vị trí đó, lực phục hồi cân bằng với lực cản: kx mg x 0 0 k * Vận tốc cực đại tại vị trí đó là: v  A x0 d) Quãng đường trong dao động tắt dần: s 2nA n.2. A1/2 với n là số nửa chu kì A Cách tìm n: Lấy m, p A1/2 A Chú ý: Nếu m nguyên, thì khi dừng lại vật sẽ ở VTCB. Khi đó năng lượng của vật bị triệt tiêu bởi A1/2 1 k.A2 công của lực ma sát: kA2 mgS S (chỉ đúng khi vật dừng ở VTCB!!) 2 2mg Trang 2
3. 4. Các đại lượng trong dao động tắt dần của con lắc đơn: a) Giải quyết tương tự như con lắc lò xo, thay tương ứng A thành S0 ; x thành s; s = al, S0 a0l b) Để duy trì dao động cần 1 động cơ có công suất tối thiểu là: W W W 1 1 l P 0 N với W m.g.l. 2 ;W m.g.l. 2 ;T 2 t N.T 0 2 0 N 2 N g 5. Bài toán cộng hưởng cơ a) Độ chênh lệch giữa tần số riêng của vật và tần số của ngoại lực: f f0 càng nhỏ thì biên độ dao động cưỡng bức Acb càng lớn. Trên hình A1 A2 vì f1 f0 f2 f0 b) Để cho hệ dao động với biên độ cực đại hoặc rung mạnh hoặc nước sóng sánh mạnh nhất thì xảy ra cộng hưởng. s s Khi đó: f f0 T T0 T0 vận tốc khi cộng hưởng: v v T0 CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ 1: Một con lắc lò xo thực hiện dao động tắt dần. Sau mỗi chu kỳ biên độ giảm 2%. Hỏi năng lượng còn lại và mất đi sau mỗi chu kỳ là: A. 96%; 4%B. 99%; 1%C. 6%; 94%D. 96,6%; 3,4% Giải Biên độ còn lại là: A1 0,98A 1 2 1 năng lượng còn lại: W k. 0.98A 0,96. k.A2 0,96W cL 2 2 W W WcL W 0,96W 0,04W (năng lượng mất đi chiếm 4%) => Chọn đáp án A Ví dụ 2: Một con lắc lò xo thực hiện dao động tắt dần với biên độ ban đầu là 5 cm. Sau 4 chu kỳ biên độ dao động chỉ còn lại 4cm. Biết T = 0,1s, K = 100 N/m. Hãy xác định công suất để duy trì dao động trên. A. 0,25WB. 0,125WC. 0,01125WD. 0,1125W Giải 1 100.0,052 Ta có: Năng lượng ban đầu của con lắc lò xo là: W k.A2 0,125J bd 2 2 A2 100.0,042 Năng lượng còn lại sau 4 chu kỳ là: W k. 1 0,08J cL 2 2 Năng lượng đã mất đi sau 4 chu kỳ là: W Wbd WcL 0,125 0,08 0,045J 0,045 Năng lượng cần duy trì dao động sau mỗi chu kỳ là: P 0,01125J 1 4 1 Công suất để duy trì dao động là: P P. 0,1125W 1 0,1 => Chọn đáp án D Trang 3
4. Ví dụ 3: Một con lắc lò xo có độ cứng 50N/m, vật nặng có khối lượng m = 50g, kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn 10cm rồi buông tay cho con lắc lò xo thực hiện dao động tắt dần trên mặt sàn nằm ngang có hệ số ma sát là  0,01. Xác định quãng đường vật có thể đi được đến lúc dừng hẳn. A. 10mB. 103 m C. 100mD. 500m Giải Khi vật dừng lại hẳn thì toàn bộ năng lượng của con lắc lò xo đã cân bằng với công của lực ma sát. 1 kA2 W k.A2 A mgS S 1000m 2 ms 2mg => Chọn đáp án B Ví dụ 4: Một con lắc đơn có chiều dài  vật nặng khối lượng m được treo tại nơi có gia tốc trọng trường g. Ban đầu người ta kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng một góc 0,1 rad và buông tay không vận tốc đầu. Trong quá trình dao động vật luôn chịu tác dụng của lực cản không đổi có độ lớn 1/1000 trọng lực. Khi con lắc tắt hẳn vật đã đi qua vị trí cân bằng bao nhiêu lần? A. 25 lầnB. 100 lần C. 50 lầnD. 75 lần Giải 1 Ta có: năng lượng ban đầu của con lắc là: W mg 2 1 2 o1 1 Năng lượng còn lại của con lắc khi ở biên : W mg 2 02 2 2 o2 1 2 2 Năng lượng mất đi: W W1 W2 mg o1 o2 FC. S01 S02 2 1 mg FC.. 2 01 02 01 02 01 02 2.F C (const) là độ giảm biên độ trong nửa chu kỳ. 01 02 mg 1 4.FC 4.P P Độ giảm biên độ trong một chu kỳ là: 0,004rad Fc mg mg 1000 Số dao động đến lúc tắt hẳn là: N o 25 Số lần đi qua vị trí cân bằng là: n = 2.N = 2.25 = 50 lần => Chọn đáp án C II. BÀI TẬP A. KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động tắt dần: A. Tần số của dao động càng lớn thì dao động tắt dần càng chậm. B. Cơ năng của dao động giảm dần C. Biên độ của dao động giảm dần D. lực cản càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh Bài 2: Chọn một phát biểu sai khi nói về dao động tắt dần: A. Ma sát, lực cản sinh công làm tiêu hao dần năng lượng của dao động B. Dao động có biên độ giảm dần do ma sát hoặc lực cản của môi trường tác dụng lên vật dao động C. Tần số của của dao động càng lớn thì quá trình dao động tắt dần càng kéo dài Trang 4
5. D. Lực cản hoặc lực ma sát càng lớn thì quá trình dao động tắt dần càng kéo dài Bài 3: Nhận định nào sau đây là sai khi nói về dao động cơ học tắt dần: A. Trong các loại dao động tắt dần, cơ năng giảm dần theo thời gian B. Lực ma sát càng lớn thì dao động tắt dần càng nhanh. C. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. D. Dao động tắt dần có động năng giảm dần còn thế năng biến thiên điều hòa. Bài 4: Dao động của con lắc đồng hồ là: A. Dao động tự do B. Dao động cưỡng bức C. Dao động duy trì D. Dao động tắt dần Bài 5: Nhận xét nào sau đây về dao động tắt dần là đúng? A. Môi trường càng nhớt thì dao động tắt dần càng nhanh. B. Có tần số và biên độ giảm dần theo thời gian C. Biên độ không đổi nhưng tốc độ dao động thì giảm dần. D. Có cơ năng dao động luôn không đổi theo thời gian Bài 6: Biên độ dao động điều hòa duy trì phụ thuộc vào điều nào sau đây A. Năng lượng cung cấp cho hệ trong mỗi chu kì B. Năng lượng cung cấp cho hệ ban đầu C. Ma sát của môi trường D. Cả 3 phương án trên Bài 7: Chọn câu sai khi nói về dao động tắt dần A. Dao động tắt dần chậm là dao động có biên độ và tần số giảm dần theo thời gian B. Nguyên nhân làm tắt dần dao động của con lắc là lực ma sát của môi trường trong đó con lắc dao động C. Lực ma sát sinh công âm làm cơ năng của con lắc giảm dần D. Tùy theo lực ma sát lớn hay nhỏ mà dao động sẽ ngừng lại (tắt) nhanh hay chậm Bài 8: Chọn phát biểu sai về dao động duy trì. A. Có chu kỳ bằng chu kỳ dao động riêng của hệ. B. Năng lượng cung cấp cho hệ đúng bằng phần năng lượng mất đi trong mỗi chu kỳ. C. Có tần số dao động không phụ thuộc vào năng lượng cung cấp cho hệ. D. Có biên độ phụ thuộc vào năng lượng cung cấp cho hệ trong mỗi chu kỳ. Bài 9: Một vật dao động tắt dần có các đại lượng giảm liên tục theo thời gian là: A. biên độ và năng lượng B. biên độ và tốc độ C. li độ và tốc độ D. biên độ và gia tốc Bài 10: Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã: A. Kích thích lại dao động sau khi dao động bị tắt hẳn. B. Tác dụng vào vật một ngoại lực không đổi theo thời gian. C. Làm mất lực cản của môi trường đối với vật chuyển động. D. Cung cấp cho vật một phần năng lượng đúng bằng năng lượng của vật bị tiêu hao trong từng chu kì. Bài 11: Phát biểu nào sau đây về dao động duy trì là đúng? Trang 5
6. A. Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã làm mất lực cản của môi trường đối với vật dao động. B. Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã tác dụng ngoại lực biến đổi điều hòa theo thời gian vào vật dao động. C. Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã tác dụng ngoại lực vào vật dao động cùng chiều với chiều chuyển động trong một phần của từng chu kì. D. Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã kích thích lại dao động sau khi dao động bị tắt hẳn. Bài 12: Trong dao động tắt dần, không có đặc điểm nào sau đây? A. Chuyển hóa từ thế năng sang động năng B. Vừa có lợi, vừa có hại C. Biên độ giảm dần theo thời gian D. Chuyển hóa từ nội năng sang thế năng Bài 13: Nguyên nhân gây ra sự tắt dần của dao động là do: A. Biên độ của dao động bị tiêu hao dần trong quá trình dao động B. Lực ma sát làm tần số của dao động giảm dần theo theo thời gian làm cho biên độ giảm dần C. Cơ năng dao động bị tiêu hao dần trong quá trình dao động D. Cả A, B, C đều đúng Bài 14: Tần số của dao động duy trì A. vẫn giữ nguyên như khi hệ dao động tự do B. phụ thuộc vào năng lượng cung cấp cho hệ C. phụ thuộc vào các kích thích dao động ban đầu D. thay đổi do được cung cấp năng lượng bên ngoài Bài 15: Trong những dao động tắt dần sau đây, trường hợp nào sự tắt dần nhanh có lợi ? A. dao động của cái võng B. dao động của con lắc đơn dùng để đo gia tốc trọng trường C. dao động của khung xe ô tô sau khi qua chỗ đường gồ ghề D. dao động của con lắc lò xo trong phòng thí nghiệm Bài 16: Phát biểu nào sau đây là sai ? A. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. B. Dao động cưỡng bức là dao động chịu tác dụng của một ngoại lực biến thiên tuần hoàn. C. Khi cộng hưởng dao động xảy ra, tần số dao động cưỡng bức của hệ bằng tần số riêng của hệ dao động đó. D. Tần số của dao động cưỡng bức luôn bằng tần số riêng của hệ dao động. Bài 17: Nhận xét nào sau đây là không đúng ? A. Dao động tắt dần càng nhanh nếu lực cản của môi trường càng lớn. B. Dao động duy trì có chu kỳ bằng chu kỳ dao động riêng của con lắc C. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức. D. Biên độ của dao động cưỡng bức không phụ thuộc vào tần số lực cưỡng bức Bài 18: Để duy trì dao động cho một cơ hệ mà không làm thay đổi chu kỳ riêng của nó, ta phải A. tác dụng vào vật dao động một ngoại lực không thay đổi theo thời gian. B. tác dụng vào vật dao động một ngoại lực biến thiên tuần hoàn theo thời gian. Trang 6
7. C. làm nhẳn, bôi trơn để giảm ma sát. D. tác dụng ngoại lực vào vật dao động cùng chiều với chuyển động trong một phần của từng chu kì. Bài 19: Dao động cơ học của con lắc vật lý trong đồng hồ quả lắc khi đồng hồ chạy đúng là dao động: A. duy trì B. tắt dầnC. cưỡng bứcD. tự do B. TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Chọn ý sai trong các ý dưới đây. A. Tần số của dao động duy trì bằng tần số riêng của hệ. B. Tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số dao động của ngoại lực cưỡng bức C. Cho một hệ dao động cưỡng bức với sức cản của môi trường là đáng kể, khi tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số cuả dao động riêng thì ta có một dao động duy trì D. Biên độ của dao động cưỡng bức chỉ phụ thuộc vào biên độ ngoại lực mà không phụ thuộc vào tần số của ngoại lực Bài 2: Chọn phát biểu đúng khi nói về dao động cưỡng bức: A. Tần số của dao động cưỡng bức là tần số của ngoại lực tuần hoàn. B. Tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ. C. Biên độ của dao động cưỡng bức là biên độ của ngoại lực tuần hoàn. D. Biên độ của dao động cưỡng bức chỉ phụ thuộc vào tần số của ngoại lực tuần hoàn. Bài 3: Chọn phát biểu sai về hiện tượng cộng hưởng. A. Điều kiện cộng hưởng là hệ phải dao động cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn và tần số ngoại lực bằng tần số riêng của hệ. B. Biên độ cộng hưởng dao động phụ thuộc vào biên độ của ngoại lực cưỡng bức mà không phụ thuộc vào lực cản của môi trường. C. Hiện tượng cộng hưởng chỉ xảy ra trong dao động cưỡng bức. D. Khi xảy ra cộng hưởng, biên độ của dao động cưỡng bức tăng đột ngột và đạt giá trị cực đại. Bài 4: Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng cơ thì vật tiếp tục dao động A. với tần số bằng tần số dao động riêng. B. với tần số nhỏ hơn tần số dao động riêng . C. với tần số lớn hơn tần số dao động riêng . D. mà không chịu ngoại lực tác dụng. Bài 5: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động cơ học ? A. Biên độ dao động cưỡng bức của một hệ cơ học khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng (sự cộng hưởng) không phụ thuộc vào lực cản của môi trường. B. Tần số dao động cưỡng bức của một hệ cơ học bằng tần số của ngoại lực điều hòa tác dụng lên hệ ấy. C. Hiện tượng cộng hưởng (sự cộng hưởng) xảy ra khi tần số của ngoại lực điều hòa bằng tần số dao động riêng của hệ. D. Tần số dao động tự do của một hệ cơ học là tần số dao động riêng của hệ ấy. Bài 6: Khi nói về một hệ dao động cưỡng bức ở giai đoạn ổn định, phát biểu nào dưới đây là sai ? A. Biên độ của hệ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào tần số của ngoại lực cưỡng bức B. Biên độ của hệ dao động cưỡng bức phụ thuộc biên độ của ngoại lực cưỡng bức C. Tần số của hệ dao động cưỡng bức luôn bằng tần số dao động riêng của hệ D. Tần số của hệ dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức Trang 7
8. Bài 7: Khi nói về dao động cưỡng bức, phát biểu nào sau đây là đúng ? A. Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức B. Dao động của con lắc đồng hồ là dao động cưỡng bức C. Dao động cưỡng bức có tần số nhỏ hơn tần số của lực cưỡng bức D. Biên độ của dao động cưỡng bức là biên độ của lực cưỡng bức Bài 8: Một con lắc lò xo đang dao động tắt dần. Người ta đo được độ giảm tương đối của biên độ trong 3 chu kì đầu tiên là 10%. Độ giảm tương đối của cơ năng tương ứng là? A. 9% B. 3% C. 19% D. Không xác định được vì chưa biết độ cứng của lò xo Bài 9: Một con lắc dao động tắt dần. Sau một chu kì biên độ giảm 12%. Phần năng lượng mà con lắc đã mất đi trong một chu kỳ: A. 24%B. 12%C. 88%D. 22,56% Bài 10: Một con lắc đơn có chiều dài  0,992m , quả cầu nhỏ có khối lượng m = 25 g. Cho nó dao động 2 0 tại nơi có gia tốc trọng trường g 9,8m / s với biên độ góc 0 4 trong môi trường có lực cản tác dụng. Biết con lắc đơn chỉ dao động được t = 50s thì ngừng hẳn. Lấy 3,1416 . Xác định độ hao hụt cơ năng trung bình sau một chu kì. A. 4,63.10 JB. 12.10 5 J C. 2,4.10 5 J D. 1,2.10 5 J Bài 11: Một chất điểm có dao động tắt dần có tốc độ cực đại giảm đi 5% sau mỗi chu kỳ. Phần năng lượng của chất điểm bị giảm đi trong một dao động là: A. 5%B. 9,6%C. 9,75%D. 9,5% Bài 12: Một con lắc dao động tắt dần cứ sau mỗi chu kỳ, biên độ giảm 3%. Phần năng lượng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần gần bằng bao nhiêu? A. 4,5%B. 3%C. 9%D. 6% Bài 13: Một con lắc đơn dao động tắt dần chậm trong không khí với biện độ ban đầu là 10 cm, chu kì T = 2s. Sau khi dao động 200 lần thì vật dừng lại ở vị trí cần bằng. Biết m = 100 g; g 10m / s2 ; 2 10 . Tính lực cản trung bình mà không khí tác dụng vào vật: A. 2,5.10 4 N B. 725.10 4 N C. 12,3.10 5 N D. 1,25.10 5 N Bài 14: Một con lắc dao động tắt dần. Cứ sau mỗi chu kì biên độ giảm 2% so với lượng còn lại. Sau 5 chu kì, so với năng lượng ban đầu, năng lượng còn lại bằng: A. 78,6%B. 69,2%C. 74,4%D. 81,7% C. BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Một con lắc lò xo nằm ngang có k = 400 N/m; m = 100 g; lấy g 10m / s2 ; hệ số ma sát giữa vật và mặt sàn là  0,02 . Lúc đầu đưa vật tới vị trí cách vị trí cân bằng 4 cm rồi buông nhẹ. Quãng đường vật đi được từ lúc bắt đầu dao động đến lúc dừng lại là: A. 16mB. 1,6mC. 16 cmD. Đáp án khác Bài 2: Một con lắc lò xo có khối lượng 200 g dao động tắt dần do có ma sá. Khi vật ở vị trí cân bằng người ta truyền cho nó một vận tốc ban đầu 2 m/s. Nhiệt tỏa ra môi trường cho đến khi dao động tắt hẳn là: Trang 8
9. A. 0,4 JB. 400 JC. 800 JD. 0,8 J Bài 3: Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 0,02 kg và lò xo có độ cứng 1 N/m. Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định nằm ngang dọc theo trục lò xo. Hệ số ma sát trượt giữa giá đỡ và vật nhỏ là 0,1. Ban đầu giữ vật ở vị trí lò xo bị nén 10 cm rồi buông nhẹ để con lắc dao động tắt dần. Lấy g 10m / s2 . Tốc độ lớn nhất vật nhỏ đạt được trong quá trình dao động là: A. 20 6cm / s B. 40 3cm / s C. 10 30cm / s D. 40 2cm / s Bài 4: Một con lắc lò xo có độ cứng k = 60 N/m, có khối lượng m = 60 g dao động với biên độ ban đầu là A = 12 cm trong quá trình dao động vật chịu một lực cản không đổi và sau 120s vật dừng lại. Lực cản có độ lớn là: A. 0,002 NB. 0,003 NC. 0,004 ND. 0,005 N Bài 5: Một lò xo nhẹ có độ cứng k = 40 N/m, chiều dài tự nhiên  0 50cm , một đầu gắn cố định tại B, một đầu gắn với vật có khối lượng m = 0,5 kg. Vật dao động có ma sát trên mặt phẳng nằm ngang với hệ số ma sát = 0,1. Ban đầu vật ở O và lò xo có chiều dài  0 . Kéo vật theo phương của trục lò xo ra cách O một đoạn 5 cm và thả tự do. Nhận xét nào sau đây về sự thay đổi vị trí của vật trong quá trình chuyển động là đúng: A. Dao động của vật là tắt dần, điểm dừng lại cuối cùng của vật tại O. B. Dao động của vật là tắt dần, khoảng cách gần nhất giữa vật và B là 45 cm; C. Dao động của vật là tắt dần, điểm dừng lại cuối cùng của vật ở cách O xa nhất là 1,25 cm. D. Dao động của vật là tắt dần, khoảng cách giữa vật và B biến thiên tuần hoàn và tăng dần. Bài 6: Một con lắc lò xo có độ cứng 100 N/m, vật nặng có khối lượng 200 g, dao động trên mặt phẳng nằm ngang. Hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là  0,05 . Cho gia tốc trọng trường g 10m / s2 . Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn 10 cm rồi thả nhẹ. Quãng đường vật đi được cho đến khi dừng hẳn là A. 500 cmB. 250 cmC. 25 cmD. 10 m Bài 7: Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 0,2 kg và lò xo có độ cứng k = 20 N/m. Vật nhỏ được đặt trên giá đỡ cố định ngang dọc theo trục lò xo. Hệ số ma sát trượt giữa giá đỡ và vật nhỏ là 0,01. Từ vị trí lò xo không bị biến dạng, truyền cho vật vận tốc ban đầu 1 m/s thì thấy con lắc dao động tắt dần trong giới hạn đàn hồi của lò xo. Lấy g 10m / s2 . Độ lớn lực đàn hồi cực đại của lò xo trong quá trình dao động bằng A. 1,98 NB. 2 NC. 1,5 ND. 2,98 N Bài 8: Một con lắc lò xo nằm ngang gồm lò xo có độ cứng K = 100 N/m, vật có khối lượng m = 400 g. Hệ số ma sát vật và mặt ngang  0,1. Kéo vật đến vị trí lò xo dãn 6,3 cm rồi thả nhẹ để vật dao động tắt dần. Xác định li độ cực đại của vật sau khi đi qua vị trí cân bằng lần thứ nhất A. 5,7 cmB. 5,9 cmC. 5,3 cmD. 5,5 cm Bài 9: Một con lắc lò xo bố trí nằm ngang, vật nặng có khối lượng 100 g, lò xo có độ cứng 1 N/cm. Lấy 2 g 10m / s . Biết rằng biên độ dao động của con lắc giảm đi một lượng x0 1 mm sau mỗi lần qua vị trí cần bằng. Hệ số ma sát  giữa vật và mặt phẳng ngang là: A. 0,05B. 0,01C. 0,1D. 0,5 D. VỀ ĐÍCH: VẬN DỤNG CAO Trang 9
10. Bài 1: Một con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m = 200 g, lò xo có khối lượng không đáng kể, độ cứng k = 80 N/m; đặt trên mặt sàn nằm ngang. Người ta kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng đoạn 3 cm và truyền cho nó vận tốc 80 cm/s. Cho g 10m / s2 . Do có lực ma sát nên vật dao động tắt dần, sau khi thực hiện được 10 dao động vật dừng lại. Hệ số ma sát giữa vật và sàn là: A. 0,04B. 0,15C. 0,10D. 0,05 Bài 2: Một con lắc lò xo có độ cứng K = 100 N/m gắn với vật nhỏ m có khối lượng là 400 gam được đặt trên 1 mặt phẳng nằm ngang. Hệ số ma sát giữa vật và vị trí nằm ngang là 0,1. Ban đầu kéo vật dọc theo trục lò xo cách vị trí O một đoạn 10 cm rồi buông nhẹ. Lấy g 10m / s2 . Bỏ qua lực cản của không khí. Tính tốc độ của vật khi qua vị trí cân bằng O lần thứ 2 tính từ lúc thả A. 0,95 m/sB. 1,39 m/sC. 0,88 m/sD. 1,45 m/s Bài 3: Một lò xo nhẹ độ cứng 200 N/m. Một đầu cố định, đầu kia gắn vào quả cầu nhỏ có khối lượng m = 100 g quả cầu trượt trên dây kim loại căng ngang trùng với lực lò xo và xuyên tâm qua quả cầu kéo quả cầu ra khỏi vị trí cân bằng 6 cm rồi thả cho dao động. Do có ma sát quả cầu dao động tắt dần. Sau 40 dao động thì quả cầu dừng lại. Lấy g 10m / s2 . Tính hệ số ma sát A. 0,075B. 0,75C. 0,0075D. 7,5 Bài 4: Con lắc lò xo nằm ngang có k = 100 N/m, m = 100 g. Kéo vật cho lò xo dãn 2 cm rồi buông nhẹ cho vật dao động. Biết hệ số ma sát là  2.10 2 . Xem con lắc dao động tắt dần chậm. Lấy g 10m / s2 , quãng đường vật đi dược trong 4 chu kỳ đầu tiên là: A. 32 cmB. 29,44 cmC. 29,28 cmD. 29,6 cm Bài 5: Con lắc lò xo nằm ngang có k = 100 N/m, vật m = 400 g. Kéo vật ra khỏi VTCB một đoạn 4 cm rồi thả nhẹ cho vật dao động. Biết hệ số ma sát giữa vật và sàn là  5.10 3 . Xem chu kì dao động không thay đổi và coi độ giảm biên độ sau mỗi chu kì là đều. Lấy g 10m / s2 . Quãng đường vật đi được trong 1,5 chu kì đầu tiên là: A. 23,28 cmB. 20,4 cmC. 24 cmD. 23,64 cm Bài 6: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm lò xo nhẹ có độ cứng k = 100 N/m, một đầu đầu cố định một đầu gắn vật nặng khối lượng m = 0,5 kg. Ban đầu kéo vật theo phương thẳng đứng khỏi vị trí cân bằng 5 cm rồi buông nhẹ cho vật dao động. Trong quá trình dao động vật luôn chịu tác dụng của lực cản có độ lớn 1/100 trọng lực tác dụng lên vật. Coi biên độ của vật giảm dần đều trong từng chu kỳ. Lấy g 10m / s2 . Số lần vật qua vị trí cân bằng kể từ khi thả vật đến khi dừng hẳn là: A. 75B. 25C. 100D. 50 Bài 7: Một con lắc lò xo đặt nằm ngang có k = 40 N/m và quả cầu nhỏ A có khối lượng 100 g đang đứng yên, lò xo không biến dạng. Dùng một quả cầu B giống hệ quả cầu A bắn vào quả cầu A với vận tốc v = 1 m/s, va chạm là va chạm đàn hồi xuyên tâm. Hệ số ma sát giữa quả cầu và mặt phẳng ngang là 0,1; lấy g 10m / s2 . Sau va chạm thì quả cầu A có biên độ lớn nhất là: A. 5 cmB. 4,756 cmC. 3,759 cmD. 4,525 cm Bài 8: Một con lắc lò xo nằm ngang gồm vật có khối lượng 200 gam, lò xo có độ cứng 10 N/m, hệ số ma sát trượt giữa vật và mặt phẳng ngang là 0,1. Ban đầu vật được giữ ở vị trí lò xo giãn 10 cm, rồi thả nhẹ để con lắc dao động tắt dần, lấy g 10m / s2 . Trong khoảng thời gian kể từ lức thả cho đến khi tốc độ của vật bắt đầu giảm thì độ giảm thế năng của con lắc là A. 2 mJB. 20 mJC. 48 mJD. 50 mJ Trang 10
11. III. HƯỚNG DẪN GIẢI A. KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Chọn đáp án A Bài 2: Chọn đáp án C Bài 3: Chọn đáp án D Bài 4: Chọn đáp án C Bài 5: Chọn đáp án A Bài 6: Chọn đáp án B Bài 7: Chọn đáp án A Bài 8: Chọn đáp án D Bài 9: Chọn đáp án A Bài 10: Chọn đáp án D Bài 11: Chọn đáp án C Bài 12: Chọn đáp án D Bài 13: Chọn đáp án C Bài 14: Chọn đáp án A Bài 15: Chọn đáp án C Bài 16: Chọn đáp án D Bài 17: Chọn đáp án D Bài 18: Chọn đáp án D Bài 19: Chọn đáp án A B. TĂNG TỐC: THÔNG HIỂU Bài 1: Chọn đáp án D Bài 2: Chọn đáp án A Bài 3: Chọn đáp án B Bài 4: Chọn đáp án A Bài 5: Chọn đáp án A Bài 6: Chọn đáp án C Bài 7: Chọn đáp án A Bài 8: Chọn đáp án C Bài 9: Chọn đáp án D Bài 10: Chọn đáp án C Bài 11: Chọn đáp án C Bài 12: Chọn đáp án D Bài 13: Chọn đáp án C Bài 14: Chọn đáp án D C. BỨT PHÁ: VẬN DỤNG Bài 1: Chọn đáp án A Giải Cơ năng của vật bằng công của lực ma sát Trang 11
12. 1 k.A2 400.0,042 k.A2 .m.g.s s 16m 2 2..m.g 2.0,02.0,1.10 Bài 2: Chọn đáp án A Giải Toàn bộ cơ năng biến đổi thành nhiệt 1 1 Ta có E Q m.v2 .0,1.22 0,4J 2 max 2 Bài 3: Chọn đáp án D Giải Cách 1 .m.g Tại vị trí cân bằng O’ F F .m.g k.x x 0,02m ms dh 0 0 k 1 1 1 Ta có kA2 k.x2 m.v2 .m.g A x v 40 2cm / s 2 2 0 2 max 0 Cách 2 Coi dao động tắt dần là dao động điều hòa với biên độ mới là A1 A x0 Tại vị trí cân bằng mới thì vận tốc của vật sẽ đạt giá trị cực đại vmax  A x0 40 2cm Bài 4: Chọn đáp án B m t A Ta có chu kỳ T 2 0,2s N 600 A 2.10 4 m k T A 5 Tại vị trí cân bằng mới Fcan Fmasat Fdh k.x0 Với A 4.x0 x0 5.10 m 3 Lực cản có độ lớn là : FC k.x0 3.10 N Bài 5: Chọn đáp án C Vật có vị trí cân bằng khi Fmasat Fdh .m.g k.x0 x0 1,25cm Đáp án A sai vì khi vật dừng lại vật ở vị trí O’ cách O một đoạn x0 1,25cm Đáp án B sai vì độ nén lớn nhất của vật là A 2.x0 2,5cm khoảng cách ngắn nhất là 50-2,5=47,5cm Đáp án C đúng Bài 6: Chọn đáp án A Cơ năng của vật bằng công của lực ma sát 1 k.A2 k.A2 .m.g.s s 5m 500cm 2 2..m.g Bài 7: Chọn đáp án A 1 1 Ta có m.v2 .kA2 .m.g.A A 0,0999m 2 max 2 1 1 1 Độ lớn lực đàn hồi cực đại của lò xo trong quá trình dao động bằng Fdh k.A1 1,998N Bài 8: Chọn đáp án D Độ nén lớn nhất của lò xo tại vị trí A1 1 1 Ta có k.A2 .A2 .m.g. A A A 0,055m 5,5cm 2 2 1 1 1 Trang 12
13. Bài 9: Chọn đáp án C Đổi k = 1 N/cm = 100 N/m .m.g 100.10 3 Độ giảm biên độ sau T/4 là x  0,1 0 k 0,1.10 D. VỀ ĐÍCH: NÂNG CAO Bài 1: Chọn đáp án D 2 k 2 2 v Ta có tần số góc  200rad / s và biên độ A x A 5cm m  .m.g Độ giảm biên độ của vật sau 1T: A 4.x 4. 0 k A 5 Số dao động mà vật thực hiện được N A 0,5cm 0,005m A N .0,2.10 Thay số vào 0,005 4.  0,05 80 Bài 2: Chọn đáp án B Độ nén lớn nhất của lò xo tại vị trí A1 1 1 Ta có: k.A2 .A2 .m.g. A A A 0,092m 2 2 1 1 1 1 1 Vận tốc của vật tại vị trí cân bằng O là k.A2 .m.v2 .m.g. A 2.A v 1,39m 2 2 0 1 0 Bài 3: Chọn đáp án A 4..m.g Ta có độ giảm biên độ sau 1 chu kỳ A k A 0,06 Số dao động mà vật thực hiện được trước khi dừng lại N A 1,5.10 3 m A 40 4..m.g 1,5.10 3.200 Thay vào công thức A  0,075 k 4.0,1.10 Bài 4: Chọn đáp án B Coi dao động tắt dần là dao động điều hòa với vị trí cân bằng mới O’ và biên độ của vật sau mỗi nửa chu kỳ là An A 2.n 1 x0 .m.g Với vị trí cân bằng O’ cách vị trí lò xo không bị biến dạng một đoạn là x 0,02cm 0 k Quãng đường mà vật đi sau 4 chu kỳ là: s 2. A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 29,44cm Bài 5: Chọn đáp án D Coi dao động tắt dần là dao động điều hòa với vị trí cân bằng mới O’ và biên độ của vật sau mỗi nửa chu kỳ là An A 2.n 1 x0 Với vị trí cân bằng O’ cách vị trí lò xo không bị biến dạng một đoạn là x0 .m.g x 0,02cm 0 k Trang 13
14. Quãng đường mà vật đi sau 1,5 chu kỳ là: s 2. A1 A2 A3 23,64cm Bài 6: Chọn đáp án D .m.g Độ giảm biên độ sau 1 chu kỳ là A 4.x 4. 2.10 3 m 0 k A Số dao động mà vật thực hiện được là N 25 dao động A Số lần vật đi qua vị trí cân bằng NCB 2.N 50 lần Bài 7: Chọn đáp án B 2.m .v Vì đây là va chạm xuyên tâm nên v B B 1m / s mA mB 1 1 Ta có m.v'2 .kA2 .m.g.A A 0,04756m 4,756cm 2 A 2 1 1 1 Bài 8: Chọn đáp án C Tốc độ của vật bắt đầu giảm tại VTCB O’ cách vị trí lò xo không biến dạng 1 đoạn là x0 .m.g Ta có F F .m.g k.x x 0,02m 2cm ms dh 0 0 k 1 2 2 Độ giảm thế năng Et Et1 Et 2 k A x0 0,048J 48mJ 2 Trang 14