10 câu Trắc nghiệm Vật lí 11 Kết nối tri thức Bài 6: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức (Đúng sai - Trả lời ngắn) có đáp án

 

	Phát biểu	Đúng	Sai
a	Dao động của con lắc lò xo trong máy địa chấn là dao động duy trì.		S
b	Đầu bút di chuyển và vẽ được lên tờ giấy là do các cơn địa chấn tạo ra dao động duy trì.		S
c	Tần số dao động của những con lắc lò xo trong máy địa chấn vào khoảng 30 Hz – 40 Hz.	Đ
d	Để máy địa chấn ghi nhận được kết quả tốt nhất thì tần số riêng của con lắc lò xo phải có giá trị thật nhỏ so với con số 30 Hz – 40 Hz.	Đ

 

Hướng dẫn

a) Dao động con lắc lò xo trong máy địa chấn là dao động cưỡng bức.

b) Đầu bút di chuyển và vẽ lên tờ giấy là do các dao động cưỡng bức từ các cơn địa chấn tác dụng lên lò xo.

c) Vì con lắc lò xo trong máy địa chấn dao động cưỡng bức nên tần số dao động bằng tần số ngoại lực cưỡng bức. Do đó tần số vào khoảng 30 Hz – 40 Hz.

d) Để kết quả ghi tốt nhất, cần thiết kế tần số riêng của lò xo có giá trị nhỏ so với tần 30 Hz – 40 Hz của địa chấn. Vì tần số riêng của lò xo gần tần số của địa chấn thì sẽ gây ra hiện tượng cộng hưởng, khi đó máy có thể cho kết quả đo không chính xác hoặc bị hỏng.

	Phát biểu	Đúng	Sai
a	Dao động của chiếc ba lô là mạnh nhất khi xảy ra cộng hưởng cơ học.	Đ
b	Chu kì ngoại lực là 2 s.		S
c	Chu kì dao động riêng của ba lô được tính theo công thức \({T_0} = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} \).	Đ
d	Chiều dài dây treo xấp xỉ 36 cm.	Đ

 

Hướng dẫn

a) Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng, biên độ dao động đạt giá trị cực đại.

b) Khi đi qua vị trí nối giữa hai thanh ray, xe lại tác dụng lực lên chiếc ba lô (coi là con lắc đơn). Ngoại lực này có tính tuần hoàn với chu kì: \(T = \frac{s}{v} = \frac{{12}}{{10}} = 1,2\left( s \right)\)

c) Chiếc ba lô treo trên trần toa xe coi như một con lắc đơn. Chu kì con lắc đơn là

                     \({T_0} = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} \)

d) Chiếc ba lô rung lắc mạnh nhất là lúc xảy ra hiện tượng cộng hưởng.

                     \({T_0} = T\)

                     \(2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} = 1,2\)

                     \(l = \frac{{1,{2^2}.g}}{{{{\left( {2\pi } \right)}^2}}} \simeq 0,36\left( m \right) = 36\left( {cm} \right)\)

	Phát biểu	Đúng	Sai
a	Tần số dao động riêng của con lắc lò xo là 2,55 Hz.	Đ
b	Khối lượng vật nặng là 200 gam.		S
c	Khi thay đổi tần số, biên độ dao động lúc đầu tăng lên sau đó giảm đi.	Đ
d	Khi dao động cưỡng bức ổn định. Nếu thay đổi pha ban đầu của lực cưỡng bức thì biên độ dao động không thay đổi.	Đ

Hướng dẫn

a) Tại giá trị tần số ngoại lực là 2,55 Hz thì biên độ cực đại. Lúc này xảy ra hiện tượng cộng hưởng cơ học.

                     \({f_0} = f = 2,55\) Hz

b) Áp dụng công thức \(f = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{k}{m}} \)

                                \(m = \frac{k}{{4{\pi ^2}{f^2}}} = \frac{{64}}{{4{\pi ^2}.2,{{55}^2}}} = 0,25\left( {kg} \right) = 250\left( {gam} \right)\)

c) Theo đồ thị như hình 2.13 ta thấy lúc đầu biên độ dao động tăng lên, sau đó giảm đi.

d) Biên độ dao động cưỡng bức không phụ thuộc pha ban đầu. Vậy biên độ không thay đổi.

	Phát biểu	Đúng	Sai
a	vị trí cân bằng tạm thời trong\(\frac{1}{2}\) chu kỳ dao động đầu cách vị trí cân bằng một khoảng 1 cm.		S
b	biên độ sau \(\frac{1}{4}\) chu kỳ dao động đầu tiên là 10 cm.		S
c	độ giảm biên độ dao động trong mỗi chu kì dao động là 8 cm.	Đ
d	tốc độ lớn nhất mà vật đạt được trong quá trình dao động là \(40\sqrt 2 \)(cm/s)	Đ

 

Hướng dẫn

a) Theo hình 2.14. Trong nửa chu kì đầu tiên, khi vật đi từ biên độ dương A về biên độ âm A₁, vật nhận vị trí + x₀ là vị trí cần bằng tạm thời.

Vị trí + x₀ cách vị trí cân bằng ban đầu một khoảng

          \(\frac{{\mu mg}}{k} = \frac{{0,1.0,02.10}}{1} = 0,02\left( m \right) = 2\left( {cm} \right)\)

b) Từ hình 2.5 nếu so với biên độ ban đầu A, biên độ dao động sau \(\frac{1}{4}\)chu kì bị giảm một lượng bằng độ dài đoạn Ox₀.

Vậy \({A_{1/4T}} = A - \frac{{\mu mg}}{k} = 10 - 2 = 8\left( {cm} \right)\)

c) Độ giảm biên độ sau mỗi chu kì dao động là

 \(\Delta {A_T} = \frac{{4\mu mg}}{k} = \frac{{4.0,1.0,02.10}}{1} = 0,08\left( m \right) = 8cm\)

d) Tần số góc của dao động là \(\omega = \sqrt {\frac{k}{m}} = \sqrt {\frac{1}{{0,02}}} = 5\sqrt 2 \left( {rad/s} \right)\)

          Biên độ dao động lớn nhất A_max = A_1/4 = 8 cm.

          Tốc độ dao động cực đại của vật trong toàn bộ quá trình dao động là

                     \({v_{\max }} = {A_{\max }}.\omega = 8.5\sqrt 2 = 40\sqrt 2 \left( {cm/s} \right)\)

Đáp án:

0

,

7

2

Hướng dẫn

Tốc độ di chuyển của người \(v = \frac{{2,5}}{{3,6}} = \frac{{25}}{{36}}\left( {m/s} \right)\)

Nước trong xô sóng sánh mạnh nhất khi xảy ra cộng hưởng cơ học. Khi đó chu kì dao động riêng bằng chu kì ngoại lực

                     \({T_0} = T = \frac{s}{v} = 0,72\left( s \right)\)

Đáp án:

9

0

,

3

 

Hướng dẫn

     Sau mỗi dao động, biên độ giảm 5%, còn lại 95%.

     Cơ năng tỉ lệ thuận với bình phương biên độ, ta có tỉ lệ

                    

      Vậy cơ năng sau xấp xỉ bằng 90,3% cơ năng ban đầu

Đáp án:

1

,

2

7

Hướng dẫn

    Độ giảm biên độ sau ¼ chu kì là: \(\Delta {A_{1/4T}} = \frac{{\mu mg}}{k} = \frac{{0,1.0,4.10}}{{20}} = 0,02\left( m \right) = 2\left( {cm} \right)\)

    Tần số góc \(\omega = \sqrt {\frac{k}{m}} = \sqrt {\frac{{20}}{{0,4}}} = 7,07\left( {rad/s} \right)\)

    Biên độ cực đại trong quá trình dao động: \(A = 20 - 2 = 18\left( {cm} \right)\)

    Tốc độ cực đại trong quá trình dao động là: 

                     \({v_{\max }} = A.\omega = 18.7,07 = 127\left( {cm/s} \right)\)=1,27 (m/s)

Đáp án:

5

Hướng dẫn

    Chu kì dao động cưỡng bức bằng chu kì ngoại lực    \(T = \frac{{2\pi }}{\omega } = \frac{{2\pi }}{{\left( {\frac{{2\pi }}{5}} \right)}} = 5\left( s \right)\)

Đáp án:

6

,

1

5

Hướng dẫn

Tần số dao động riêng \({f_0} = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{k}{m}} = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{{25.{\pi ^2}}}{{0,25}}} = 5\left( {Hz} \right)\)

Nhận thấy f > f₀. Do đó biên độ dao động tăng dần khi f tăng dần từ 6,15 Hz đến 8,25 Hz. Vậy biên độ dao động có giá trị lớn nhất khi tần số là 6,15 Hz.

Đáp án:

4

Hướng dẫn

      Mỗi nửa chu kì biên độ giảm 6 – 4 = 2 (mm)

      Mỗi chu kì biên độ giảm 2.2 = 4 (mm)