Đề thi giữa HK1 môn Vật Lý 12 năm 2021-2022 - Trường THPT Nguyễn Trung Trực
Đề thi giữa HK1 môn Vật Lý 12 năm 2021-2022 - Trường THPT Nguyễn Trung Trực
-
Hocon247
-
40 câu hỏi
-
60 phút
-
211 lượt thi
-
Trung bình
Tham gia [ Hs Hocon247.com ] - Cộng Đồng Luyện Thi Trực Tuyến để được học tập những kiến thức bổ ích từ HocOn247.com
Vật dao động điều hòa theo phương trình \(x = A.\cos \left( {\frac{{2\pi }}{T}t + \frac{\pi }{2}} \right)\) , gia tốc của vật có độ lớn cực đại tại thời điểm
Phương trình gia tốc a = -ω2x. Gia tốc cực đại có giá trị là: amax = ω2A
\(\begin{array}{l} \Rightarrow x = - A \Leftrightarrow A.\cos \left( {2\pi \frac{t}{T} + \frac{\pi }{2}} \right) \\= \pm A \Rightarrow 2\pi \frac{t}{T} + \frac{\pi }{2} = \pi + k2\pi \\ \Leftrightarrow t = \frac{1}{4}T + kT = 0,25T + kT\end{array}\)
Với k là các giá trị nguyên.
Khi k = 0 thì t = 0,25T
Chọn D.
Một vật nhỏ dao động điều hòa trên trục Ox với biên độ A, mốc thế năng tại vị trí cân bằng. Vật có động năng bằng thế năng khi cách vị trí cân bằng một khoảng
Áp dụng công thức tính cơ năng, ta có:
\({\rm{W}} = {{\rm{W}}_t} + {{\rm{W}}_d} = 2{W_1}\\ \Rightarrow \frac{1}{2}k{x^2} = \frac{1}{2}\frac{1}{2}k{A^2} \Leftrightarrow x = \frac{A}{{\sqrt 2 }} = A\frac{{\sqrt 2 }}{2}\)
Chọn D.
Để số dao động trong một giây của con lắc đơn dao động điều hòa tăng lên thì phải
Công thức tính tần số của con lắc đơn là:\(f = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{g}{l}} \)
Để số dao động trong một giây hay tần số của con lắc đơn dao động điều hòa tăng lên thì giảm chiều dài của con lắc.
Chọn A.
Ở một nơi trên Trái Đất, hai con lắc đơn có cùng khối lượng đang dao động điều hòa với cùng biên độ. Gọi l1, F1 và l2, F2 lần lượt là chiều dài, độ lớn lực kéo về cực đại của con lắc thứ nhất và của con lắc thứ hai. Biết 4l1 = 5l2. Tỉ số \(\frac{{{F_1}}}{{{F_2}}}\) bằng
Áp dụng công thức tính lực kéo về của con lắc đơn là: \({P_t} = - mg\frac{s}{l}\)
Ta có: 4l1 = 5l2 \( \Rightarrow \frac{{{F_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{{l_2}}}{{{l_1}}} = \frac{4}{5}\)
Chọn B.
Sóng cơ truyền dọc theo trục Ox có phương trình là \(u = 4\cos \left( {5\pi t - 0,2\pi x} \right)\) cm với t đo bằng s, x đo bằng m. Tốc độ truyền sóng này là
Sóng cơ truyền dọc theo trục Ox có phương trình: \(u = 4\cos \left( {5\pi t - 0,2\pi x} \right)\) cm, ta có:
\(\left\{ \begin{array}{l}\omega = 5\pi \\\frac{{2\pi }}{{v.T}} = 0,2\pi \end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}T = \frac{{2\pi }}{\omega } = \frac{2}{5} = 0,4\\v.T = 10\end{array} \right. \\\Rightarrow v = \frac{{10}}{T} = {25_{}}m/s\)
Chọn C.
Có hệ con lắc lò xo treo thẳng đứng và hệ con lắc đơn cùng dao động điều hòa tại một nơi nhất đinh. Chu kì dao động của chúng bằng nhau, nếu chiều dài của con lắc đơn
Chu kì dao động của con lắc lò xo treo thẳng đứng là: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{m}{k}} = 2\pi \sqrt {\frac{{\Delta {l_0}}}{g}} \)
Chu kì dao động của con lắc đơn là: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} \)
Để hai con lắc có cùng chu kì thì: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} = 2\pi \sqrt {\frac{{\Delta {l_0}}}{g}} \Rightarrow l = \Delta {l_0}\)
Chọn C.
Cho các phát biểu sau. Số phát biểu đúng là
- Cơ năng của con lắc lò xo tỉ lệ thuận với biên độ dao động
- Khi con lắc lò xo dao động điều hòa, gia tốc sớm pha \(\frac{\pi }{2}\) so với vận tốc
- Khi con lắc lò xo dao động điều hòa, gia tốc và vận tốc luôn cùng tần số với li độ
- Khi tăng độ cứng của lò xo thì tần số dao động của con lắc tăng
Với con lắc lò xo thẳng đứng dao động điều hòa, lực kéo về là lực đàn hồi của lò xo
Năng lượng của con lắc lò xo: \({\rm{W}} = \frac{1}{2}.k.{A^2} \Rightarrow {\rm{W}} \sim {A^2}\)
Phương trình li độ, vận tốc, gia tốc của vật là:
\(\left\{ \begin{array}{l}x = A.\cos \left( {\omega t + \varphi } \right)\\v = \omega A.\cos \left( {\omega t + \varphi + \frac{\pi }{2}} \right)\\a = {\omega ^2}.A.\cos \left( {\omega t + \varphi + \pi } \right)\end{array} \right.\)
Vậy li độ, vận tốc, gia tốc có cùng tần số
Tần số dao động của con lắc lò xo \(f = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{k}{m}} \) , khi tăng độ cứng của lò xo thì tần số tăng.
Khi con lắc lò xo được treo thẳng đứng, lực kéo về khác với lực đàn hồi của lò xo (vì khi ở vị trí cân bằng thì lò xo đã dãn một đoạn ∆l)
Vậy, số phải biểu đúng là 3
Chọn C.
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 đại khi
Động năng của con lắc lò xo nằm ngang là: \({{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}.m{v^2}\)
Động năng cực đại khi vận tốc cực đại, tức là vật đi qua vị trí cân bằng, x = 0.
Mà gia tốc \(a = - {\omega ^2}x\) nên khi đó gia tốc bằng 0.
Chọn A.
Một sóng cơ học lan truyền trên một phương truyền sóng với vận tốc 3 m/s. Phương trình sóng của một điểm O trên phương truyền đó là \({u_O} = 2\cos \left( {4\pi t} \right)(cm)\) . Phương trình sóng tại điểm M nằm sau O và cách O một khoảng 50 cm là
Phương trình sóng tại M nằm sau và cách O một khoảng x là:
\({u_M} = 2.\cos \left( {4\pi t - \frac{{4\pi 0,5}}{3}} \right)\\ = 2\cos \left( {4\pi t - \frac{{2\pi }}{3}} \right)cm\)
Chọn A.
Một xe máy chạy trên con đường lát gạch, cứ cách khoảng 12m trên đường lại có một rãnh nhỏ. Chu kì dao động riêng của khung xe trên các lò xo giảm xóc là 1,5 s. Xe bị xóc mạnh nhất khi vận tốc của xe là
Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số dao động cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ.
Chu kì dao động riêng của xe là 1,5 s, vận tốc của xe để xe bị xóc mạnh nhất là:
\(v = \frac{s}{T} = \frac{{12}}{{1,5}} = {8_{}}(m/s) = 28,{8_{}}(km/h)\)
Chọn C.
Một con lắc lò xo dao động tắt dần trên mặt phẳng nằm ngang. Cứ sau mỗi chu kì biên độ giảm 3%. Gốc thế năng tại vị trí của vật mà lò xo không biến dạng. Phần trăm cơ năng của con lắc bị mất đi sau một dao động toàn phần là
Năng lượng của con lắc là: \({\rm{W}} = \frac{1}{2}.k.{A^2}\)
Sau mỗi chu kì biên độ giảm 3% tức là còn 97%, vậy năng lượng giảm là:
\(\Delta {\rm{W}} = {{\rm{W}}_1} - {{\rm{W}}_2}\\ = \frac{1}{2}k.{A^2} - \frac{1}{2}.k.{(97\% A)^2} \\= 5,91\% .\frac{1}{2}k.{A^2} = 5,91\% {\rm{W}}\)
Chọn C.
Một con lắc lò xo nằm ngang có tần số góc dao động riêng ω0 = 20 rad/s. Tác dụng vào vật nặng theo phương của trục lò xo một ngoại lực biến thiên điều hòa \({F_n} = {F_0}.\cos 10t\left( N \right)\). Sau một thời gian vật dao động điều hòa với biên độ 6 cm. Khi vật qua li độ x = 3,6 cm thì tốc độ của vật là
Khi vật chịu tác dụng của ngoại lực cưỡng bức thì vật dao động điều hòa với tần số góc là tần số góc của ngoại lực cưỡng bức, hay ω = 10 rad/s.
Áp dụng công thức độc lập với thời gian, ta có:
\({x^2} + \frac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} = {A^2} \Rightarrow 3,{6^2} + \frac{{{v^2}}}{{{{10}^2}}} = {6^2}\\ \Rightarrow v = {48_{}}cm/s\)
Chọn D.
Một vật dao động điều hòa phải mất 0,2 s để đi từ điểm có vận tốc bằng không tới điểm tiếp theo cũng có vận tốc bằng không, hai điểm ấy cách nhau 6cm. Phát biểu nào sau đây sai?
Vật dao động điều hòa có vận tốc bằng không tại các biên. Thời gian để vật đi từ biên âm đến biên dương hoặc ngược lại là nửa chu kì, quãng đường đi được là 2A.
Theo đề bài ra vật có chu kì T = 0,4 s và biên độ A = 3 cm.
Quãng đường vật đi được trong một chu kì là 4A = 12 cm.
Vận tốc cực đại là \(v = \frac{{2\pi }}{T}A = \frac{{2\pi }}{{0,4}}.0,03 = 0,15\pi \left( {m/s} \right)\)
Tốc độ trung bình trong một chu kì là \(v = \frac{S}{T} = \frac{{0,12}}{{0,4}} = 0,{3_{}}m/s\)
Vậy phát biểu sai là B.
Đồ thị biểu diễn dao động điều hòa ở hình vẽ bên ứng với phương trình vận tốc nào sau đây?
.png)
Từ đồ thị ta thấy biên độ là A = 5 cm, chu kì T = 0,2s, tại t = 0 thì vật ở vị trí cân bằng, đi theo chiều dương
→ Pha ban đầu là: \(\varphi = - \frac{\pi }{2}\,\,\left( {rad} \right)\)
Phương trình dao động là: \(x = 5.\cos \left( {\frac{{2\pi }}{{0,2}}t - \frac{\pi }{2}} \right)cm = 5\cos \left( {10\pi t - \frac{\pi }{2}} \right)cm\)
Vậy phương trình vận tốc là: \(v = 50\pi \cos \left( {10\pi t} \right)cm/s\)
Chọn B.
Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ có độ cứng k và vật nhỏ có khối lượng m dao động điều hòa theo phương nằm ngang. Lấy π2 = 10. Khi vật ở vị trí có li độ x thì vận tốc của vật là v. Lực hồi phục cực đại của con lắc được xác định theo biểu thức
Khi con lắc lò xo dao động theo phương ngang thì lực hồi phục chính là lực đàn hồi.
Lực hồi phục tác dụng lên vệt là: \({F_{hp}} = kx\)
Lực hồi phục cực đại là khi x = A.
Áp dụng công thức độc lập với thời gian, ta có:
\({x^2} + \frac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} = {A^2}\\ \Rightarrow A = \sqrt {{x^2} + \frac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}}} = \sqrt {{x^2} + \frac{{m{v^2}}}{k}} \)
Vậy \({F_{hp\max }} = k.\sqrt {{x^2} + \frac{{m{v^2}}}{k}} \)
Chọn C.
Một con lắc đơn có chiều dài dây treo 50 cm, dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường 9,8 m/s2. Kéo con lắc sao cho dây treo hợp với phương thẳng đứng góc 100 rồi thả nhẹ cho con lắc dao động điều hòa. Con lắc dao động với vận tốc cực đại là
Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng. Động năng cực đại bằng thế năng cực đại.
\(\begin{array}{l}{\rm{W}} = {{\rm{W}}_d} + {{\rm{W}}_t} = {{\rm{W}}_{d\max }} = {{\rm{W}}_{t\max }}\\ \Rightarrow \frac{1}{2}mv_{\max }^2 = mgl\left( {1 - \cos {\alpha _0}} \right)\\ \Rightarrow {v_{\max }} = \sqrt {2gl\left( {1 - \cos {\alpha _0}} \right)} \\ = \sqrt {2.9,8.0,5.\left( {1 - \cos {{10}^0}} \right)} \\= 0,{386_{}}m/s = 38,6cm/s\end{array}\)
Chọn C.
Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa có phương trình \({x_1} = 7\cos \left( {\omega t + \frac{\pi }{{12}}} \right)cm;\) \({x_2} = {A_2}\cos \left( {\omega t + \frac{{7\pi }}{{12}}} \right)cm\) . Biết vận tốc cực đại của vật là 1 m/s và gia tốc cực đại của vật là 4 m/s2. Khi đó biên độ A2 là
Độ lớn của vận tốc, gia tốc cực đại là:
\(\left\{ \begin{array}{l}{v_{\max }} = \omega A\\{a_{\max }} = {\omega ^2}.A\end{array} \right.\\ \Rightarrow A = \frac{{v_{\max }^2}}{{{a_{\max }}}} = \frac{{{1^2}}}{4} = 0,{25_{}}m = {25_{}}cm\)
Biên độ dao động tổng hợp là:
\(\begin{array}{l}A = \sqrt {A_1^2 + A_2^2 + 2{A_1}{A_2}.\cos \Delta \varphi } \\ \Rightarrow 25 = \sqrt {{7^2} + A_2^2 + 2.7.{A_2}.\cos \left( {\frac{\pi }{{12}} - \frac{{7\pi }}{{12}}} \right)} \\ \Rightarrow {A_2} = {24_{}}cm\end{array}\)
Chọn A.
Một sóng cơ lan truyền trên sợi dây dài với biên độ không đổi. Điều kiện để tốc độ trung bình trong một chu kì của một điểm trên sợi dây bằng một nửa tốc độ truyền sóng là
Trong một chu kì, phần tử sóng đi được quãng đường là \(S = 4A\), sóng truyền đi được một bước sóng.
Công thức tính tốc độ truyền sóng và tốc độ trung bình trong một chu kì của một phần tử là:
\(\left\{ \begin{array}{l}v = \frac{\lambda }{T}\\{v_{tb}} = \frac{{4A}}{T}\end{array} \right. \Rightarrow v = {v_{tb}} \Rightarrow \lambda = 4A\)
Chọn D.
Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với chu kì 0,2 s. Biết trong mỗi chu kì dao động, thời gian lò xo bị giãn lớn gấp 3 lần thời gian lò xo bị nén. Lấy g = 10 m/s2. Biết khối lượng vật nặng là 200g, cơ năng của con lắc là
Chu kì của con lắc là: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{{\Delta {l_0}}}{g}} = 0,2 \\\Rightarrow \Delta {l_0} = 0,01m = 1cm\)
Trong một chu kì, thời gian giãn lớn gấp 3 lần thời gian lò xo bị nén.
Thời gian lò xo nén trong một chu kì là: \(t = \frac{\alpha }{{2\pi }}.T = \frac{{2\arccos \frac{{\Delta {l_0}}}{A}}}{{2\pi }}.T\)
Thời gian lò xo dãn bằng ba lần thời gian nén nên ta có:
\(\begin{array}{l}t = \frac{\alpha }{{2\pi }}.T = \frac{{2\arccos \frac{{\Delta {l_0}}}{A}}}{{2\pi }}.T = \frac{1}{4}.T\\ \Rightarrow \arccos \frac{{\Delta {l_0}}}{A} = \frac{\pi }{4} \\\Rightarrow \frac{{\Delta {l_0}}}{A} = \frac{{\sqrt 2 }}{2} \Rightarrow \Delta {l_0} = \frac{1}{{\sqrt 2 }}A \Rightarrow A = \sqrt 2 cm\end{array}\)
Cơ năng của con lắc là: \({\rm{W}} = \frac{1}{2}.k.{A^2} = \frac{1}{2}.m.{\omega ^2}.{A^2} = \frac{1}{2}.m.{\left( {\frac{{2\pi }}{T}} \right)^2}{A^2} \\= 0,02J\)
Chọn C.
Một con lắc lò xo đang dao động điều hòa. Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của động năng Wđ của con lắc theo thời gian t. Phát biểu nào sau đây không đúng?
Đồ thị mô tả chuyển động của con lắc từ biên dương về biên âm (hoặc từ biên âm về biên dương)
Từ đồ thị ta thấy động năng cực đại là 2J, tại 0,1s và 0,3 s thì động năng bằng một nửa giá trị cực đại.
Tại 0,1 s thì \({{\rm{W}}_d} = \frac{{\rm{W}}}{2} \Rightarrow {{\rm{W}}_d} = {{\rm{W}}_t} = \frac{{\rm{W}}}{2}\\ \Rightarrow x = \frac{A}{{\sqrt 2 }} \Rightarrow 0,1s = \frac{T}{8} \Rightarrow T = 0,8s\)
Tại t1 thì động năng là 1,8J, vậy thế năng là 2 - 1,8 = 0,2 J, nên động năng bằng 9 lần thế năng.
Tại t2 thì động năng bằng 1,6 J, vậy thế năng là 0,4J.
\(\left\{ \begin{array}{l}{{\rm{W}}_d} = 1,8J\\{{\rm{W}}_d} = 1,6J\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\frac{{{{\rm{W}}_{t1}}}}{{\rm{W}}} = \frac{{0,2}}{2} = \frac{{x_1^2}}{{{A^2}}} = \frac{1}{{10}}\\\frac{{{{\rm{W}}_{t2}}}}{{\rm{W}}} = \frac{{0,4}}{2} = \frac{{x_2^2}}{{{A^2}}} = \frac{1}{5}\end{array} \right. \\\Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{x_1} = \pm \frac{A}{{\sqrt {10} }}\\{x_2} = \pm \frac{A}{{\sqrt 2 }}\end{array} \right.\)
Từ VTLG ta có: \({t_2} - {t_1} = \frac{1}{\omega }\left( {\arcsin \frac{{{x_1}}}{A} + \arcsin \frac{{{x_2}}}{A}} \right) = 0,1s\)
Vậy phát biểu B là chưa đúng.
Một con lắc lò xo dao động điều hòa với tần số 5 Hz. Biết rằng tại thời điểm ban đầu vật bắt đầu dao động tại vị trí mà lò xo có chiều dài lớn nhất. Tỉ số giữa tốc độ trung bình và độ lớn vận tốc trung bình của vật sau thời gian \(\frac{1}{3}s\) kể từ lúc vật bắt đầu dao động có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?
Chu kì \(T = \frac{1}{f} = \frac{1}{5} = 0,2s\)
Tại vị trí lò xo có chiều dài lớn nhất tức là vật ở biên dương.
Thời gian \(t = \frac{1}{3}s = T + \frac{1}{4}T + \frac{1}{{20}}s\)
Quãng đường S = 4A + ∆s = 4A + A + ∆s
Góc a có giá trị là \(a = \frac{\pi }{2} - \frac{{\frac{1}{{20}}}}{{\frac{1}{3}}}.2\pi = \frac{\pi }{5}\)
Ta có \({x_1} = A.\cos \left( {\frac{\pi }{5}} \right)\)
Tốc độ trung bình \({v_{tb}} = \frac{S}{{\Delta t}} = \frac{{5A + A.\cos \frac{\pi }{5}}}{{\Delta t}}\)
Vận tốc trung bình \({V_{tb}} = \frac{{\left| {{x_1} - {x_2}} \right|}}{{\Delta t}} = \frac{{A + A.\cos \frac{\pi }{5}}}{{\Delta t}}\)
Tỉ số giữa tốc độ trung bình và độ lớn vận tốc trung bình của vật là
\(\frac{{5A + A.\cos \frac{\pi }{5}}}{{A + A.\cos \frac{\pi }{5}}} = 3,21\)
Giá trị gần nhất là 3.
Chọn B.
Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương trình x = 4cos(ωt) cm. Trong một chu kì, khoảng thời gian để vật nhỏ của con lắc có động năng không vượt quá ba lần thế năng là 2s. Lấy π2 = 10. Thời điểm để con lắc đi qua vị trí x = 2 cm theo chiều dương lần thứ 2018 là
Vị trí động năng bằng 3 lần thế năng, tức là thế năng bằng \(\frac{1}{4}\) cơ năng, ta có: \(x = \pm \frac{A}{2}\) cm
Thời gian mà động năng không vượt quá ba lần thế năng là:
\(t = \frac{{4{\rm{arc}}\cos \frac{{\frac{A}{2}}}{A}}}{{2\pi }}.T = \frac{T}{3} = 2s \Rightarrow T = 6s\)
Vì vậy thời gian để con lắc đi qua vị trí x = 2 cm theo chiều dương lần thứ 2018 là t = 2017T + ∆t
Với ∆t là thời gian từ thời điểm ban đầu đến khi còn lắc qua vị trí x = 2 lần đầu tiên.
Ta có \(\Delta t = \frac{{\arccos \frac{2}{4}}}{{2\pi }}T = \frac{T}{6} = 1s\)
t = 2017T + ∆t = 2017.6 + 1 = 12103s
Chọn A.
Một sóng ngang hình sin truyền trên một sợi dây dài. Hình vẽ bên là hình dạng của một đoạn dây tại một thời điểm xác đinh. Trong quá trình lan truyền sóng, khoảng cách lớn nhất giữa hai phần tử M và N là
.png)
Từ đồ thị ta xác định được \(\left\{ \begin{array}{l}\lambda = 24\\MN = 10\end{array} \right. \Rightarrow \Delta {\varphi _{MN}} = \frac{{10}}{{24}}.2\pi = \frac{{5\pi }}{6}\)
Khoảng cách giữa M và N là \(d = \sqrt {M{N^2} + {{({u_M} - {u_N})}^2}} \)
Gọi \(u = {u_M} - {u_N}\) , khoảng cách MN cực đại khi u cực đại. Ta có:
\({u_{\max }} = \sqrt {A_M^2 + A_N^2 - 2{A_M}.{A_N}.\cos \Delta \varphi }\\ = \sqrt {{{2.5}^2} - 2.5.5.\cos \frac{{5\pi }}{6}} = 9,66cm\)
Khoảng cách cực đại giữa M và N là:
\(d = \sqrt {M{N^2} + {{({x_M} - {x_N})}^2}}\\ = \sqrt {{{10}^2} + 9,{{66}^2}} = 13,90cm\)
Chọn A.
Hai chất điểm M và N có cùng khối lượng, dao động điều hòa cùng tần số dọc theo hai đường thẳng song song kề nhau và song song với trục tọa độ Ox. Vị trí cân bằng của M và của N đều ở trên một đường thẳng qua gốc tọa độ và vuông góc với Ox. Biên độ của M là 8 cm, của N là 15 cm. Trong quá trình dao động, khoảng cách lớn nhất giữa M và N theo phương Ox là 17 cm. Mốc thế năng tại vị trí cân bằng. Ở thời điểm mà M có động năng bằng ba lần thế năng, tỉ số động năng của M và động năng của N là
Khoảng cách giữa hai chất điểm M và N là
\(\begin{array}{l}x = {x_N} - {x_M} \\\Rightarrow A = \sqrt {A_N^2 + A_M^2 - 2{A_N}{A_M}.\cos \Delta \varphi } \\ \Leftrightarrow 17 = \sqrt {{{15}^2} + {8^2} - 2.15.8.\cos \Delta \varphi } \\ \Leftrightarrow \Delta \varphi = \frac{\pi }{2}\end{array}\)
Ở thời điểm mà M có động năng bằng ba lần thế năng tức là thế năng bằng một phần tư cơ năng, ta có
\({{\rm{W}}_t} = \frac{1}{4}{\rm{W}} \Rightarrow \frac{1}{2}.k.{x_M}^2 = \frac{1}{4}.\frac{1}{2}.k.A_M^2 \\\Rightarrow {x_M} = \frac{{{A_M}}}{2}\)
Ta có \({x_N} = {A_N}.\cos \left( {\frac{\pi }{2} - \arccos \frac{{{x_M}}}{{{A_M}}}} \right) = {A_N}.\frac{{\sqrt 3 }}{2}\)
Áp dụng công thức tính vận tốc \({v^2} = {\omega ^2}.({A^2} - {x^2})\)
Ta có tỉ số động năng giữa M và N là:
\(\frac{{{{\rm{W}}_{dM}}}}{{{{\rm{W}}_{dN}}}} = \frac{{\frac{1}{2}.m.v_M^2}}{{\frac{1}{2}.m.v_M^2}} = \frac{{{\omega ^2}.(A_M^2 - x_M^2)}}{{{\omega ^2}.(A_N^2 - x_N^2)}} = \frac{{\frac{3}{4}A_M^2}}{{\frac{1}{4}A_N^2}} \\= 3.\frac{{{8^2}}}{{{{15}^2}}} = \frac{{64}}{{75}}\)
Chọn D.
Một con lắc lò treo thẳng đứng gồm lò xo độ cứng k = 100 N/m, quả nặng khối lượng 400g. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng. Chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Cơ năng của con lắc là 0,16 J. Lấy gia tốc rơi tự do g = 10 m/s2 và π2 = 10. Trong một chu kì, khoảng thời gian mà lực đàn hồi tác dụng lên vật nặng có chiều hướng từ trên xuống dưới là
Tại vị trí cân bằng lò xo dãn một đoạn ∆l0, ta có:
\(\Delta {l_0} = \frac{{mg}}{k} = \frac{{0,4.10}}{{100}} = 0,04m = 4cm\)
Công thức tính cơ năng:
\({\rm{W}} = \frac{1}{2}.k.{A^2} \Rightarrow 0,16 = \frac{1}{2}.100.{A^2}\\ \Rightarrow A = 4{\sqrt 2 _{}}cm\)
Công thức tính chu kì: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{m}{k}} = 2\pi .\sqrt {\frac{{0,4}}{{100}}} = 0,4s\)
Thời gian lò xo bị nén trong một chu kì là:
\(t = \frac{{2\arccos \frac{{\Delta {l_0}}}{A}}}{{2\pi }}.T = \frac{T}{4} = \frac{{0,1}}{4} = 0,1s\)
Chọn A.
Tiến hành thí nghiệm đo gia tốc trọng trường bằng con lắc đơn, một học sinh đo được chiều dài con lắc là (80,0 ± 0,1) cm. Chu kì dao động của nó là (1,80 ± 0,02) s. Lấy π2 = 9,87 và bỏ qua sai số của số π. Gia tốc trọng trường do học sinh đo được tại nơi làm thí nghiệm là
Áp dụng công thức tính chu kì:
\(T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} \Rightarrow \overline g = \frac{{4{\pi ^2}.l}}{{{T^2}}} = \frac{{4{\pi ^2}.0,8}}{{1,{8^2}}}\\ = 9,{75_{}}m/{s^2}\)
Sai số tỉ đối: \(\delta g = \delta l + 2\delta T = \frac{{0,1}}{{80}} + 2.\frac{{0,02}}{{1,8}} = 2,35\% \)
Sai số: \(\Delta g = \delta g.\overline g = 2,35\% .9,75 = 0,{23_{}}m/{s^2}\)
Giá tốc trọng trường: \(g = \overline g \pm \Delta g = (9,75 \pm 0,23)m/{s^2}\)
Chọn D.
Một vật dao động điều hòa quang vị trí cân bằng O. Tại thời điểm t1, vật đi qua vị trí cân bằng. Trong khoảng thời gian từ thời điểm t1 đến thời điểm t2 = t1 + 0,5 s vật không đổi chiều chuyển động và tốc độ của vật giảm còn một nửa. Trong khoảng thời gian từ thời điểm t2 đến thời điểm t3 = t2 + 1,5s, vật đi được quãng đường 20 cm. Trong quá trình dao động, quãng đường lớn nhất vật đi được trong 5s là
Tại thời điểm t1, vật đi qua vị trí cân bằng. Trong khoảng thời gian từ thời điểm t1 đến thời điểm t2 = t1 + 0,5 s vật không đổi chiều chuyển động và tốc độ của vật giảm còn một nửa.
Tại thời điểm t2 thì vận tốc chỉ còn một nửa, do đó ta có: \({{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}.m{v^2} = \frac{1}{2}.m.{\left( {\frac{{{v_{\max }}}}{2}} \right)^2} \\= \frac{1}{4}.m.v_{\max }^2\)
Do đó, thế năng là: \({{\rm{W}}_t} = \frac{3}{4}{\rm{W}} \Rightarrow \frac{1}{2}.k.{x^2} = \frac{3}{4}.\frac{1}{2}.k.{A^2} \\\Rightarrow x = \frac{{\sqrt 3 }}{2}A\)
Thời gian: \({t_2} - {t_1} = 0,5 = \frac{{\frac{\pi }{2} - \arccos \frac{x}{A}}}{{2\pi }}.T \Leftrightarrow 0,5 = \frac{T}{6} \\\Rightarrow T = 3s\)
Trong khoảng thời gian từ thời điểm t2 đến thời điểm t3 = t2 + 1,5s, vật đi được quãng đường 20 cm
Vậy \({t_3} - {t_2} = 1,5 = \frac{T}{2} \Rightarrow S = 2A = 20cm\\ \Rightarrow A = 10cm\)
Trong thời gian 5s = 1,5T + 0,5s vật đi được quãng đường là S = 6A + ∆s
Ta có \(\Delta s = 2.A.\cos \left( {\frac{\pi }{2} - \frac{{0,5}}{{2T}}.2\pi } \right) = 10cm\)
Vậy quãng đường cực đại là S = 6A+ 10 = 70 cm
Chọn B.
Một sóng ngang truyền trên mặt nước với tần số f = 5Hz. Tại một thời điểm nào đó một phần mặt cắt của nước có hình dạng như hình vẽ. Trong đó khoảng cách từ vị trí cân bằng của A đến vị trí cân bằng của C là 40 cm và điểm C đang đi xuống qua vị trí cân bằng. Phát biểu nào sau đây sai?
.png)
Nhìn vào hình ảnh, ta thấy A và C cách nhau nửa bước sóng nên A và C ngược pha. Nên ta có:
\(\frac{\lambda }{2} = 40cm \Rightarrow \lambda = 80cm\)
Vận tốc truyền sóng: \(v = \frac{\lambda }{T} = \lambda .f = 80.5 = {400_{}}cm/s = {4_{}}m/s\)
B và C cách nhau một phần tư bước sóng nên B và C vuông pha.
Vì C đi xuống nên sóng truyền từ E đến A.
Vậy phát biểu B sai.
Trong phương trình dao động điều hòa: \(x = Acos\left( {\omega t + \varphi } \right)\), radian trên giây \(\left( {rad/s} \right)\) là đơn vị đo của đại lượng
\(rad/s\) là đơn vị đo của tần số góc \(\omega {\rm{ }}\)
Chọn C.
Một chất điểm dao động theo phương trình \(x = 2\sqrt 2 .\cos \left( {5\pi t + 0,5\pi } \right)\left( {cm} \right)\). Dao động của chất điểm có biên độ là
Phương trình dao động điều hòa:
\(x = 2\sqrt 2 .\cos \left( {5\pi t + 0,5\pi } \right)(cm) \\\Rightarrow A = 2\sqrt 2 cm\)
Chọn C.
Vec tơ lực kéo về tác dụng lên vật dao động điều hòa luôn
Lực kéo về tác dụng lên vật dao động điều hòa luôn hướng về VTCB
Chọn A.
Đồ thị biểu diễn dao động điều hoà ở hình vẽ bên ứng với phương trình dao động nào sau đây?
.png)
Từ đồ thị ta thấy:
+ Biên độ dao động là A = 3cm
+ Thời gian từ t = 0,5s đến t = 2,5s là một chu kì \( \Rightarrow T = 2s \Rightarrow \omega = \pi \left( {rad/s} \right)\)
+ Ban đầu vật ở biên dương \( \Rightarrow \varphi = 0\)
Vậy phương trình dao động là: \(x = 3.\cos \left( {\pi t} \right)cm\)
Chọn D.
Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình \(x = 4cos\left( {6\pi t + \frac{\pi }{3}} \right)\left( {cm} \right)\). Trong mỗi giây chất điểm thực hiện được
Số dao động toàn phần chất điểm thực hiện được trong 1s là: \(f = \frac{\omega }{{2\pi }} = \frac{{6\pi }}{{2\pi }} = 3\)
Chọn A.
Sóng truyền trên một sợi dây hai đầu cố định có bước sóng \(\lambda \). Để có sóng dừng trên dây thì chiều dài \(l\) của dây phải thỏa mãn điều kiện (với k = 1,2,3,... )
Điều kiện có sóng dừng trên dây hai đầu cố định: \(l = k\frac{\lambda }{2}\)
Chọn D.
Trong sóng cơ học, tốc độ truyền sóng là
Tốc độ truyền sóng là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường
Chọn B.
Một nguồn phát sóng cơ dao động với phương trình \(u = 4\cos \left( {4\pi t - \frac{\pi }{4}} \right)\left( {{\rm{cm}}} \right)\). Biết dao động tại hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng cách nhau 0,5m có độ lệch pha là \(\frac{\pi }{3}.\) Tốc độ truyền của sóng đó là:
Độ lệch pha: \(\Delta \varphi = \frac{{2\pi d}}{\lambda } = \frac{{2\pi df}}{v} = \frac{\pi }{3} \\\Rightarrow v = 6df = 6d\frac{\omega }{{2\pi }} = 6.0,5.\frac{{4\pi }}{{2\pi }} \\= 6{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {m/s} \right)\)
Chọn D.
Một sóng ngang truyền trên phương x theo phương trình \(u = 3\cos (100\pi t - x){\mkern 1mu} cm\), trong đó x tính bằng mét (m), t tính bằng giây (s). Tốc độ dao động cực đại của phần tử vật chất môi trường là
Tốc độ dao động cực đại của phần tử môi trường là:
\({v_{\max }} = \omega A = 100\pi .3 = 300\pi {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {cm/s} \right)\)
Chọn A.
Một sóng ngang được mô tả bởi phương trình \(y = {y_0}.cos2\pi \left( {ft - \frac{x}{\lambda }} \right)\), trong đó x, y được đo bằng cm, và t đo bằng giây. Vận tốc dao động cực đại của mỗi phần tử môi trường gấp 4 lần vận tốc sóng nếu:
Vận tốc dao động cực đại của mỗi phần tử môi trường gấp 4 lần vận tốc sóng:
\({v_{\max }} = 4v \Leftrightarrow 2\pi f.{y_0} = 4.\lambda f\\ \Rightarrow \lambda = \frac{{{y_0}\pi }}{2}\)
Chọn A.
Một sóng cơ truyền trong một môi trường dọc theo trục Ox với phương trình \(u = 5\cos \left( {6\pi t - \pi x} \right){\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {cm} \right)\) ( x tính bằng mét, t tính bằng giây). Tốc độ truyền sóng trong môi trường bằng
Phương trình sóng là: \(u = 5\cos \left( {6\pi t - \pi x} \right){\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {cm} \right)\)
Đối chiếu với phương trình sóng tổng quát, ta có: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{6\pi = 2\pi f \Rightarrow f = 3{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {Hz} \right)}\\{\pi = \frac{{2\pi }}{\lambda } \Rightarrow \lambda = 2{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( m \right)}\end{array}} \right.\)
Tốc độ truyền sóng là: \(v = \lambda f = 2.3 = 6{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {m/s} \right)\)
Chọn D.
Một lò xo nhẹ có k = 100N/m một đầu cố định, đầu còn lại gắn vật m = 0,1kg. Kích thích cho vật dao động điều hòa theo phương ngang. Lấy \({\pi ^2} = 10\). Tại thời điểm t = 1s, độ lớn lực đàn hồi là 6N, thì tại thời điểm sau đó 2019s độ lớn của lực phục hồi là
Chu kì của con lắc là: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{m}{k}} = 2\pi \sqrt {\frac{{0,1}}{{100}}} = 0,2{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( s \right)\)
Trong thời gian 2019s con lắc thực hiện được số chu kì là:
\(n = \frac{{2019}}{T} = \frac{{2019}}{{0,2}} = 10095\)
Vậy sau 2019s, vật trở lại vị trí ở thời điểm t = 1s
Độ lớn lực phục hồi khi đó là \({F_{ph}} = {F_{dh}} = 6{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( N \right)\)
Chọn B.