180 bài tập Dao động điều hòa cơ bản, nâng cao hay có lời giải (P4)
30 câu hỏi
Một con lắc đơn gồm sợi dây nhẹ, không dãn, chiều dài l và chất điểm có khối lượng m. Cho con lắc dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường là g. Tần số góc của con lắc được tính bằng công thức
Đáp án A
Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng 100 N/m và vật nhỏ có khối lượng m. Con lắc dao động điều hòa với tần số góc ω = 10π rad/s. Lấy π2 = 10. Giá trị của m bằng
250 g.
100 g
0,4 kg
1 kg.
Đáp án B
Áp dụng công thức tính tần số góc của con lắc lò xo ta có :
Ba lò xo cùng chiều dài tự nhiên, có độ cứng lần lượt là k1, k2, k3,đầu trên treo vào các điểm cố định, đầu dưới treo vào các vật có cùng khối lượng. Lúc đầu, nâng ba vật đến vị trí mà các lò xo không biến dạng rồi thả nhẹ để chúng dao động điều hòa với cơ năng lần lượt là W1 = 0,1 J, W2 = 0,2 J và W3. Nếu k3 = 2,5k1 + 3k2 thì W3 bằng
19,8 mJ
14,7 mJ.
25 mJ.
24,6 mJ.
Đáp án C
Hai con lắc lò xo gồm hai vật có cùng khối lượng, hai lò xo có cùng độ cứng như hình vẽ. Khi cân bằng, hai lò xo có cùng chiều dài 30 cm. Từ vị trí cân bằng, nâng vật B đến vị trí lò xo không biến dạng rồi thả nhẹ; khi thả vật B cũng đồng thời truyền cho vật A một vận tốc đầu theo chiều dãn lò xo. Sau đó hai con lắc dao động điều hòa treo hai trục của nó với cùng biên độ 5 cm. Lấy g = 10 m/s2 và π2 = 10. Khoảng cách lớn nhất giữa hai vật trong quá trình dao động gần nhất với giá trị nào sau đây ?
48 cm
24 cm.
80 cm.
20 cm.
Đáp án A
Chọn trục Ox nằm ngang, trục Oy thẳng đứng. Gốc O là vị trí gắn hai vật. O1 là VTCB của vật 1, O2 là VTCB của vật 2.
=> Khoảng cách của hai vật trong quá trình dao động:
=
Một hệ dao động cơ đang thực hiện dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi.
tần số của lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ dao động
biên độ của lực cưỡng bức nhỏ hơn rất nhiều biên độ dao động riêng của hệ dao động.
chu kì của lực cưỡng bức nhỏ hơn chu kì dao động riêng của hệ dao động.
biên độ của lực cưỡng bức bằng biên độ dao động riêng của hệ dao động
Đáp án A
Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số của ngoại lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ
Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ và lò xo nhẹ, đang dao động điều hòa trên mặt phẳng nằm ngang. Động năng của con lắc đạt giá trị cực tiểu khi
vật có vận tốc cực đại.
lò xo không biến dạng.
vật đi qua vị trí cân bằng.
lò xo có chiều dài cực đại.
Đáp án D
Động năng của con lắc lò xo nằm ngang đạt giá trị cực tiểu khi lò xo có chiều dài cực đại tức là vật đang ở vị trí biên khi đó vận tốc có giá trị cực tiểu
Cho hai dao động điều hòa cùng phương có phương trình lần lượt là
.
Dao động tổng hợp của hai dao động này có biên độ là
5 cm
10 cm
Đáp án A
Biên độ dao động tổng hợp được xác định bởi biểu thức :
Một con lắc đơn có chiều dài l dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường g. Khi tăng chiều dài của con lắc đơn thêm một đoạn 3l .Thì chu kì dao động riêng của con lắc
giảm 2 lần.
tăng lần.
giảm lần.
tăng 2 lần.
Đáp án D
Chu kỳ dao động của con lắc đơn là
Chu kỳ của con lắc khi tăn chiều dài thêm 3l là
Vậy sau khi tăng chiều dài thêm 3l thì chu kỳ của con lắc tăng thêm 2 lần
Một học sinh khảo sát dao động điều hòa của một chất điểm dọc theo trục Ox (gốc tọa độ O tại vị trí cân bằng), kết quả thu được đường biểu diễn sự phụ thuộc li độ, vận tốc, gia tốc theo thời gian t như hình vẽ. Đồ thịx(t), v(t) và a(t) theo thứ tự đó là các đường
(3), (2), (1).
(2), (1), (3).
(1), (2), (3).
(2), (3), (1).
Đáp án D
Từ đồ thị ta thấy:
(1) sớm pha hơn (3) góc π/2
(3) sớm pha hơn (2) góc π/2
=> (2) là đồ thị của x(t); (3) là đồ thị của v(t); (1) là đồ thị của a(t)
Cho hai điểm sáng 1 và 2 cùng dao động điều hòa trên trục Ox. Tại thời điểm ban đầu t = 0 hai điểm sáng cùng đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương với cùng độ lớn vận tốc, đến khi vận tốc của điểm sáng 1bằng không thì vận tốc của điểm sáng 2 mới giảm đi lần. Vào thời điểm mà hai điểm sáng có cùng độ lớn vận tốc lần tiếp theo sau thời điểm ban đầu thì tỉ số độ lớn li độ của chúng khi đó là
1,5.
0,4
0,5.
1,0.
Đáp án C
- Tại thời điểm t = 0 hai điểm sáng cùng đi qua VTCB theo chiều dương
+ Phương trình dao động của hai điểm sáng:
+ Ở VTCB theo chiều dương hai điểm sáng có cùng độ lớn vật tốc
- Công thức tính vận tốc tại thời điểm t:
Khi vận tốc của điểm sáng 1 bằng 0 thì vận tốc của điểm sáng 2 mới giảm lần:
Biểu diễn trên đường tròn lượng giác ta có:
Từ đường tròn lượng giác ta thấy: cùng trong khoảng thời gian t, góc quét được của hai chất điểm lần lượt là:
- Thời điểm hai điểm sáng có cùng vận tốc:
Với k = 0 => thời điểm đầu tiên hai điểm sáng có cùng độ lớn vận tốc.
Với k = 1 => thời điểm tiếp theo hai điểm sáng có cùng độ lớn vận tốc là:
=> Góc quét được tương ứng của hai chất điểm trên đường tròn:
Biểu diễn trên đường tròn lượng giác:
Từ đường tròn lượng giác ta có tỉ số độ lớn li độ của hai điểm sáng:
Một lò xo và một sợi dây đàn hồi nhẹ có cùng chiều dài tự nhiên được treo thẳng đứ ng vào cùng một điểm cố định, đầu còn lại của lò xo và sợi dây gắn vào vật nặng có khối lượng m =100g như hình vẽ. Lò xo có độ cứng k1 = 10 N/m, sợi dây khi bị kéo dãn xuất hiện lực đàn hồi có độ lớn tỷ lệ với độ giãn của sợi dây với hệ số đàn hồi k2 = 30 N/m ( sợi dây khi bị kéo dãn tương đương như một lò xo, khi dây bị cùng luwjcj đàn hồi triệt tiêu ) Ban đầu vật đang ở vị trí cân bằng, kéo vật thẳng đứng xuống dưới một đoạn a = 5 cm rồi thả nhẹ. Khoảng thời gian kể từ khi thả cho đến khi vật đạt độ cao cực đại lần thứ nhất xấp xỉ bằng
0,157 s
0,751 s.
0,175 s.
0,457 s.
Đáp án C
Chọn gốc toạ độ tại VTCB; chiều dương hướng xuống dưới.
Độ giãn của hệ lò xo + dây đàn hồi khi vật ở VTCB:
- Khoảng thời gian từ khi thả vật đến khi vật đạt độ cao cực đại lần thứ nhất được chia làm hai giai đoạn:
+ Giai đoạn 1 (sợi dây bị kéo giãn tương đương như một lò xo): Vật đi từ vị trí biên x = 5cm đến vị trí x = -∆l = -2,5cm
+ Giai đoạn 2 (khi dây bị trùng lực đàn hồi bị triệt tiêu): Vật đi từ vị trị x = -∆l = -2,5cm đến biên âm.
- Giai đoạn 1:
Hệ dao động gồm lò xo và sợi dây đàn hồi nhẹ có cùng chiều dài tự nhiên treo thẳng đứng vào cùng một điểm cố định đầu còn lại của lò xo và sợi dây gắn vào vật nặng được coi như hai lò xo mắc song song
=> Độ cứng của hệ: k = k1 + k2 = 10 + 30 = 40 N/m
Chu kì dao động của hệ:
Ban đầu vật ở VTCB, kéo vật thẳng đứng xuống dưới một đoạn a = 5cm rồi thả nhẹ => A = 5cm.
Thời gian vật đi từ x = 5cm đến x = -2,5cm được biểu diễn trên đường tròn lượng giác:
=> Góc quét
Tại li độ x = -2,5cm vật có vận tốc:
- Giai đoạn 2:
Độ giãn của lò xo ở VTCB: => tại vị trí lò xo không biến dạng x = -10cm
Vật dao động điều hoà với chu kì và biên độ:
Vật đi từ vị trí x = -∆l = -10cm đến biên âm được biểu diễn trên đường tròn lượng giác:
Từ đường tròn lượng giác ta tính được:
=> Khoảng thời gian kể từ khi thả vật đến khi vật đạt độ cao cực đại: t = t1 + t2 = 0,175s
Chu kì dao động điều hòa của một vật là khoảng thời gian để vật
lặp lại vị trí 2 lần liên tiếp
thực hiện một dao động toàn phần.
lặp lại véc tơ vận tốc 2 lần liên tiếp.
lặp lại vị trí và véc tơ gia tốc 2 lần liên tiếp.
Đáp án B
Chu kì dao động điều hòa của một vật là khoảng thời gian để vật thực hiện một dao động toàn phần hoặc thời gian ngắn nhất để lặp lại trạng thái của vật.
Một vật nhỏ dao động điều hoà theo phương trình trong đó x tính bằng cm; t tính bằng s. Chu kì dao động của vật là
0,1s
0,05s
0,4s
0,2s
Đáp án A
Mỗi dao động toàn phần có 2 thời điểm u=0
Vậy với lần
Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ có độ cứng k, khối lượng của vật nhỏ là m. Tần số dao động điều hòa cùa vật nặng là
Đáp án A
Một vật dao động điều hoà trên trục Ox theo phương trình trong đó x tính bằng cm, t tính bằng s. Độ dài quỹ đạo của vật bằng
6 cm
0,6 cm
12cm
24 cm
Đáp án C
Độ dài quỹ đạo của vật là L= 2A=12cm
Tốc độ của một vật dao động điều hoà cực đại
lúc vật đi qua vị trí cân bằng.
tại thời điểm ban đầu.
sau khi bắt đầu chuyển động một phần tư chu kì.
tại vị trí biên.
Đáp án A
Tốc độ của một vật dao động điều hòa cực là lúc đi qua vị trí cân bằng
kéo về tác dụng lên vật dao động điều hoà
có chiều luôn hướng ra xa vị trí cân bằng và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ.
luôn ngược chiều với véc tơ vận tốc và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ
có chiều luôn hướng về vị trí cân bằng và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ.
luôn cùng chiều với véc tơ vận tốc và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ.
Đáp án C
F=-kx có chiều luôn hướng về vị trí cân bằng và độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ.
Một vật nhỏ dao động điều hòa theo phương trình (t tính bằng s). Tại thời điểm t = 1,5s , pha dao động của vật là
20 rad
10 rad
15 rad
30 rad
Đáp án C
Một con lắc đơn gồm một hòn bị khối lượng m, treo vào một sợi dây không giãn, khối lượng không đáng kể. Khi con lắc đơn này dao động điều hòa với chu kì bằng 3s thì hòn bị chuyển động trên cung tròn 4cm. Thời gian để hòn bi đi được 5cm kể từ vị trí cân bằng là:
15/12 s
18/12 s
21/12 s
2 s
Đáp án C
2A=4cm suy ra A= 2cm
Từ VTCB con lắc đi đến vị trí biên sau đó lại về VTCB hết quãng đường 4 cm, còn 1 cm đi tiếp từ VTCB ra . Dùng giản đồ véc tơ dễ dàng tìm được góc quét ứng với thời gian 7/12T hay 21/12 s
Một vật nhỏ dao động điều hòa quanh vị trí cân bằng trên trục Ox. Thời điểm ban đầu vật đi qua vị trí cân bằng, ở thời điểm vật chưa đổi chiều chuyển động, động năng của vật giảm đi 4 lần so với lúc đầu. Từ lúc đầu đến thời điểm
vật đi được quãng đường 12cm. Tốc độ ban đầu của vật là
8cm/s
16 cm/s
10 cm/s
20 cm/s
Đáp án B
Tại thời điểm
Khi đó góc quét sẽ là
Đến thời điểm
Một con lắc đơn dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường với chu kì 2s. Quả cầu nhỏ của con lắc có khối lượng 50g. Biết biên độ góc bằng 0,15 rad. Lấy Cơ năng dao động của con lắc bằng
0,5625 J
5,6250 J
0,5625 mJ
5,6250 Jm
Đáp án D
Cơ năng dao động của con lắc đơn
Một chất điểm dao động điều hòa dọc theo trục Ox, xung quanh vị trí cân bằng O với biên độ 4 cm và tần số 10 Hz. Tại thời điểm ban đầu chất điểm có li độ 4 cm. Phương trình dao động của chất điểm là
Đáp án C
Tần số góc của dao động
Tại thời điểm ban đầu chất điểm ở vị trí có li độ
Vậy
Một vật có khối lượng 100 g dao động điều hòa. Khi hợp lực tác dụng lên vật có độ lớn 0,8 N thì vật đạt tốc độ 0,6 m/s. Khi hợp lực tác dụng lên vật có độ lớn N thì tốc độ của vật là m/s Cơ năng của vật là
2,5 J
0,5 J
0,05 J
0,25 J
Đáp án C
Hợp lực tác dụng lên vật ở đây được hiểu là lực phục hồi F= -kx, lực phục hồi luôn vuông pha với vận tốc nên ta có:
Cơ năng của vật
Hai con lắc lò xo đặt trên mặt nẳm ngang không ma sát, hai đầu gắn hai vật nặng khối lượng hai đầu lò xo còn lại gắn cố định vào hai tường thẳng đứng đối diện sao cho trục chính của chúng trùng nhau. Độ cứng tương ứng của mỗi lò xo lần lượt là . Vật đặt bên trái, đặt bên phải. Kéo về bên trái và về bên phải rồi buông nhẹ hai vật cùng thời điểm cho chúng dao động điều hòa cùng cơ năng 0,125 J. Khi hai vật ở vị trí cân bằng chúng cách nhau 10cm. Khoảng cách ngắn nhất giữa hai vật trong quá trình dao động là
2,5 cm
9,8 cm
6,25 cm
3,32 cm
Đáp án C
Tần số góc của 2 vật
Biên độ dao động của 1 vật là
Biên độ dao động của 2 vật là
Đặt hệ trục tọa độ chung cho 2 vật như hình vẽ
Thời điểm ban đầu vật 1 ở biên âm
Thời điểm ban đầu vật 2 ở biên dương, chú ý tọa độ vị trí cân bằng của vật thứ 2 là
Khoảng cách 2 vật trong quá trình dao động là
( thỏa mãn do
)
Trong dao động điều hòa, khoảng thời gian ngắn nhất để trạng thái dao động cùa vặt lặp lại như cũ được gọi là
chu kì dao động.
pha ban đầu của dao động
tần số dao động
tần số góc của dao động
Đáp án A
Khoảng thời gian ngắn nhất để trạng thái dao động của vật lặp lại như cũ gọi là chu kì dao động.
Một vật dao động cưởng bức dưới tác dụng của ngoại lực (với và f không đổi, t tính bằng s). Tần số của dao động cưỡng bức của vật là
0,25 f
f
0,5f
Đáp án A
Tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực:
Một chất điểm dao động điều hòa với biên độ 5 cm và tần số góc 2 rad/s. Tốc độ cực
đại của chất điểm là:
10cm/s
40 cm/s
5 cm/s
20cm/s
Đáp án A
Một con lắc đơn dao động điều hòa trong trường trọng lực. B biết trong quá trình dao động, độ lớn lực căng dây lớn nhất gấp 1,05 lần độ lớn lực căng dây nh ỏ nhất. Con lắc dao động với biên độ góc là:
0,98 rad
10,38 rad
0.31 rad
0,18 rad
Đáp án D
Một chất điểm dao đọng điều hòa không ma sát dọc theo trục Ox. B iết rằng trong quá trình khảo sát chất điểm chưa đổi chiều chuyển động. Khi vừa rời khỏi vị trí cân bằng một đoạn s thì động năng của chất điểm là 13,95 mJ. Đi tiếp một đoạn s nữa thì động năng của chất điểm chỉ còn 12,60 mJ. Nếu chất điểm đi thêm một đoạn s nữa thì động năng của nó khi đó là
11,25mJ
6,68mJ
10,35mJ
8,95mJ
Đáp án C
Theo giả thiết,ta có
(W là cơ năng của chất điểm)
( đi thêm một đoạn s thì li độ là 2 s)
Cần tìm
Lấy (1) – (2) vế với vế, ta được:
Lấy (2) – (3) vế với vế, ta được
Thay vào (4) ta được:
Một con lắc lò xo gồm vật có khối lượng 100g được treo thẳng đứng tại nơi có gia tốc trọng trường . Khi vật nhỏ ở vị trí cân bằng, lò xo dãn 1cm. Từ vị trí cân bằng kéo vật nhỏ thẳng đứng xuống dưới để lò xo dãn 2cm rồi truyền cho vật vận tốc theo phương thẳng đứng để vật dao động điều hòa. Chọn chiều dương thẳng đứng lên trên, gốc toạ độ ở vị trí cân bằng của vật. Lấy Đồ thị nào sau đây diễn tả mối liên hệ giữa độ lớn lực đàn hồi và li độ của vật?
Hình3
Hình1
Hình 4
Hình 2
Đáp án B

