Câu hỏi/bài tập:
4.1
Đề bài:
Khi không còn ngoại lực duy trì, dao động của con lắc đơn trong không khí bị tắt dần do
A. trọng lực tác dụng lên vật.
B. lực căng của dây treo
C. lực cản của môi trường.
D. do dây treo có khối lượng không đáng kể.
Phương pháp giải
Sử dụng lý thuyết dao động tắt dần
Khi không còn ngoại lực duy trì, dao động của con lắc đơn trong không khí bị tắt dần do lực cản của môi trường.
Đáp án C
4.2
Đề bài:
Phát biểu nào dưới đây không đúng khi nói về dao động tắt dần?
A. Cơ năng của dao động giảm dần.
B. Độ lớn lực cản càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh
C. Biên độ của dao động giảm dần.
D. Tần số dao động càng lớn thì dao động tắt dần càng nhanh.
Phương pháp giải
Sử dụng lý thuyết dao động tắt dần
Tần số dao động càng lớn thì dao động tắt dần càng chậm
Đáp án D
4.3
Đề bài:
Chỉ ra phát biểu sai.
A. Dao động tắt dần càng nhanh khi độ lớn của lực cản môi trường cảng lớn.
B. Dao động duy trì có chu kì bằng chu kì dao động riêng của hệ.
C. Biên độ của dao động cưỡng bức không phụ thuộc vào tần số của ngoại lực cưỡng bức
D. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.
Phương pháp giải
Sử dụng lý thuyết dao động tắt dần và dao động cưỡng bức
Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào tần số của ngoại lực cưỡng bức.
Đáp án C
4.4
Đề bài:
Một vật có tần số riêng 20 Hz đang thực hiện dao động cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn F = 20 cos(50πt + π) (N). Tần số dao động của vật trong giai đoạn ổn định là
A. 50 Hz.
B. 20 Hz.
C. 25 Hz.
D. 100 Hz.
Phương pháp giải
Vận dụng công thức tính tần số \(f = \frac{\omega }{{2\pi }}\)
Tần số dao động của vật trong giai đoạn ổn định là
\(f = \frac{\omega }{{2\pi }} = \frac{{50\pi }}{{2\pi }} = 25Hz\)
Đáp án C
4.5
Đề bài:
Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi
A. tần số của ngoại lực cưỡng bức nhỏ hơn tần số riêng của hệ.
B. chu kì của ngoại lực cưỡng bức nhỏ hơn chu kì riêng của hệ
C. tần số góc của ngoại lực cưỡng bác bằng tần số góc riêng của hệ
D. biên độ của ngoại lực cưỡng bức bằng biên độ dao động của hệ.
Phương pháp giải
Vận dụng lý thuyết về hiện tượng cộng hưởng
Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số góc của ngoại lực cưỡng bác bằng tần số góc riêng của hệ
Đáp án C
4.6
Đề bài:
Một chiếc ô tô đang chạy trên đoạn đường lát gạch, cứ cách khoảng 5 m lại có một rãnh nhỏ. Tần số dao động riêng của khung xe trên các lò xo giảm xóc là 0,5 Hz. Ô tô bị xóc mạnh nhất khi chạy với tốc độ bao nhiêu?
A. 2,5 m/s.
B. 10 m/s.
C. 50 m/s.
D. 5 m/s.
Phương pháp giải
Advertisements (Quảng cáo)
Ô tô bị xóc mạnh nhất khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng
Ô tô bị xóc mạnh nhất khi chu kì của ngoại lực bằng với chu kì dao động riêng của khung xe. Khi đó, ô tô có tốc độ là:
\(v = \frac{s}{T} = s.f = 5.0,5 = 2,5m/s\)
Đáp án A
4.7
Đề bài:
Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng 500 g gắn vào một lò xo có độ cứng 50 N/m. Con lắc này chịu tác dụng của ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn. Khi tần số góc của ngoại lực lần lượt là 5 rad/s và 8 rad/s thì biên độ của dao động con lắc lần lượt là A1 và A2. Hãy so sánh A1 và A2
A. A1 = 2A2
B. A1> A2
C. A1= A2
D. A1> A2
Phương pháp giải
Vận dụng lý thuyết hiện tượng cộng hưởng
Tần số góc riêng của hệ là \({\omega _0} = \sqrt {\frac{k}{m}} = \sqrt {\frac{{50}}{{0,5}}} = 10rad/s\)
Do tần số góc 8 rad/s gần với giá trị ω0, nên biên độ A2 lớn hơn biên độ A1
Đáp án D
4.8
Đề bài:
Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m gắn vào một lò xo có độ cứng 50 N/m. Tác dụng lớn vật ngoại lực cưỡng bức F=40cos(10πt- π) (N) dọc theo trục lò xo thì hiện tượng cộng hưởng xảy ra. Lấy π2 =10. Giá trị của m là
A. 5 kg
B.5.10−2 kg.
C.5g
D. 0,05 g
Phương pháp giải
Xảy ra hiện tượng cộng hưởng
Khi cộng hưởng xảy ra: \(\omega = {\omega _0} \Leftrightarrow 10\pi = \sqrt {\frac{k}{m}} = \sqrt {\frac{{50}}{m}} \Rightarrow m = \frac{{50}}{{{{(10\sqrt {10} )}^2}}} = {5.10^{ - 2}}kg\)
Đáp án B
4.9
Đề bài:
Vật nhỏ nặng 100 g gắn với một lò xo nhẹ đang dao động điều hòa dọc theo một trục nằm trong mặt phẳng ngang trên đệm không khí có li độ \(x = \sqrt 2 \sin \left( {100\pi t - \frac{\pi }{3}} \right)\) cm. Nếu tất đệm không khí, độ giảm cơ năng của vật đến khi vật hoàn toàn dừng lại là bao nhiêu?
A. 2 J.
B. 10 000 J.
C. 1 J.
D. 0,1 J.
Phương pháp giải
Vận dụng công thức tính độ giảm cơ năng
Độ giảm cơ năng của vật đến khi vật hoàn toàn dừng lại là:
\(\Delta W = W = \frac{1}{2}m{\omega ^2}{A^2} = \frac{1}{2}.0,1.{(100\pi )^2}.{(\sqrt 2 {.10^{ - 2}})^2} \approx 1J\)
Đáp án C
4.10
Đề bài:
Một con lắc lò xo gồm một lò xo có độ cứng 100 N/m gắn với vật nặng 100 g dao động điều hòa trong không khí dưới ngoại lực cưỡng bức F=F0sin(50πt) (N). Để có thể xảy ra hiện tượng cộng hưởng, người ta thực hiện phương án nào sau đây?
A. Tăng tần số của ngoại lực.
B. Thay lò xo có độ cứng lớn hơn.
C. Thay lò xo có độ cứng nhỏ hơn.
D. Tăng khối lượng của vật nặng
Phương pháp giải
So sánh tần số dao động riêng của hệ với tần số của ngoại lực cưỡng bức
Tần số riêng của hệ \({\omega _0} = \sqrt {\frac{k}{m}} = \sqrt {\frac{{100}}{{0,1}}} = 10\sqrt {10} rad/s\)nhỏ hơn tần số của ngoại lực cưỡng bức nên để có thể xảy ra hiện tượng cộng hưởng, người ta phải giảm tần số ngoại lực hoặc thay đổi hệ để tăng tần số riêng bằng cách thực hiện phương án thay lò xo có độ cứng lớn hơn
Đáp án B
4.11
Đề bài:
Một con lắc lò xo dao động điều hoà trên mặt phẳng nằm ngang gồm một vật nhỏ có khối lượng 100 g gắn vào lò xo nhẹ có độ cứng 98 N/m. Biết hệ số ma sát giữa vật và mặt phẳng ngang là 0,02. Lấy g=9,8 m/s2. Tính độ giảm biên độ sau mỗi lần vật qua vị trí cân bằng.
A. 0,08 mm.
B. 0,04 mm.
C. 0,8 mm.
D. 0,4 mm.
Phương pháp giải
Sử dụng công thức tính độ giảm cơ năng suy ra độ giảm biên độ
Độ giảm cơ năng sau nửa chu kì bằng công của lực ma sát thực hiện trong nửa chu kì đó:
\(\frac{{k{A^2}}}{2} - \frac{{kA{‘^2}}}{2} = {F_{ms}}(A + A’) \Leftrightarrow \frac{k}{{2(A + A’)}}.(A - A’) = {F_{ms}}(A + A’)\)
Suy ra độ giảm biên độ sau mỗi lần vật qua vị trí cân bằng (sau nửa chu kì) là:
\(\Delta A’ = \frac{{2{F_{ms}}}}{k} = \frac{{2\mu mg}}{k} = \frac{{2.0,02.0,2.9,8}}{{98}} = {4.10^{ - 4}}m\)
Đáp án D