Trắc nghiệm Vật Lí 12 Bài toán liên quan đến kích thích dao động có đáp án

  • 1239 lượt thi

  • 44 câu hỏi

  • 50 phút

Câu 1:

Một con lắc lò xo đặt nằm ngang gồm vật M có khối lượng 400 g và lò xo có hệ số cứng 40 N/m đang dao động điều hòa xung quanh vị trí cân bằng với biên độ 5 cm. Khi M qua vị trí cân bằng người ta thả nhẹ vật m có khối lượng 100 g lên M (m dính chặt ngay vào M). Sau đó hệ m và M dao động với biên độ

Xem đáp án

Đáp án A

Hướng dẫn:

Nhận thấy rằng với cách kích thích bằng va chạm cho con lắc lò xo nằm ngang, chỉ làm thay đổi tần số góc của hệ (do m thay đổi) chứ không làm thay đổi vị trí cân bằng của hệ.

+ Tần số góc của con lắc sau va chạm ω'=kM+m=400,4+0,1=45

Tốc độ của vật M khi đi qua vị trí cân bằng vM=ωA=kmA=50cm/s.

→ Vận tốc của hệ hai vật sau khi thả nhẹ vật m lên vật M tuân theo định luật bảo toàn độ lượng v0=MvMM+m=40cm/s

→ Biên độ dao động mới của hệ A'=x'2+v'ω'2 , trong đó v′ và x′ được xác định ở cùng một thời điểm, do vậy nếu ta chọn thời điểm mà v = v0 thì x′ = 0 (do hệ M và M đang ở vị trí cân bằng) → A'=4045=25 cm


Câu 2:

Một con lắc lò xo đặt nằm ngang, vật có khối lượng m dao động điều hòa với biên độ A. Khi vật đến vị trí có thế năng bằng 3 lần động năng thì một vật nhỏ khác có cùng khối lượng m rơi thẳng đứng và dính chặt vào m. Khi đó hai vật tiếp tục dao động điều hòa với biên độ

Xem đáp án

Hướng dẫn:

Nhận thấy rằng với cách kích thích bằng va chạm cho con lắc lò xo nằm ngang, chỉ làm thay đổi tần số góc của hệ (do m thay đổi) chứ không làm thay đổi vị trí cân bằng của hệ.

+ Vị trí vật có thế năng bằng 3 lần động năng thì x=±32A và v = 0,5ωA.

Sau va chạm con lắc mới tiếp tục dao động điều hòa với tần số góc ω'=km+m=ω2

+ Quá trình va chạm động lượng theo phương nằm ngang của hệ được bào toàn → v′ = 0,25ωA.

→ Biên dộ dao động mới của con lắc A'=x'2+v'ω'2=32A2+V0ω'=144A

Đáp án B


Câu 3:

Một vật nhỏ có khối lượng M = 0,9 kg, gắn trên một lò xo nhẹ thẳng đứng có độ cứng 25 N/m đầu dưới của lò xo cố định. Một vật nhỏ có khối lượng m = 0,1 kg chuyển động theo phương thẳng đứng với tốc độ  m/s đến va chạm mềm với M. Sau va chạm hai vật dính vào nhau và cùng dao động điều hòa theo phương thẳng đứng trùng với trục của lò xo. Lấy gia tốc trọng trường g=10m/s2. Biên độ dao động là

Xem đáp án

Hướng dẫn:

Ta nhận thấy rằng, với cách kích thích dao động bằng va chạm, cho con lắc lò xo nằm thẳng đứng như trên thì cả tần số góc của hệ và vị trí cân bằng của hệ cũng thay đổi.

+ Ban đầu M nằm cân bằng tại O, sau va chạm hệ hai vật sẽ dao động quanh vị trí cân bằng mới O′ nằm dưới O một đoạn Δl0=mgk=0,1.1025=4cm

+ Tần số góc của hệ hai con lắc sau va chạm ω'=kM+m=250,9+0,1=5

Tại vị trí va chạm hệ hai vật M, m sẽ có li độ x'=Δl0=4 cm, và có tốc độ tuân theo định luật bảo toàn động lượng v'=mv0m+M=0,1.0,220,1+0,9=250m/s

→  Biên độ dao động mới của hệ hai vật A=x'2+v'ω'2=42+2252=4 cm.

Đáp án D


Câu 4:

Con lắc gồm lò xo có độ cứng k = 100 N/m; vật nặng có khối lượng 200 g và điện tích q = 100 µC. Ban đầu vật dao động điều hòa với biên độ A = 5 cm theo phương thẳng đứng. Khi vật đi qua  vị trí cân bằng người ta thiết lập một điện trường đều thẳng đứng, hướng lên có cường độ E = 0,12 MV/m. Tìm biên dao động lúc sau của vật trong điện trường.

Xem đáp án

Hướng dẫn:

Nhận thấy rằng, với cách kích bằng điện trường như trên sẽ làm thay đổi vị trí cân bằng của hệ mà không làm thay đổi tần số góc của hệ.

+ Tần số góc của hệ dao động ω=km=1000,2=105

+ Ban đầu con lắc dao động quanh vị trí cân bằng O, dưới tác dụng của điện trường hướng lên, lực điện tác dụng lên vật làm vị trí cân bằng của vật dịch chuyển lên trên một đoạn OO'=qEk=100.106.0,12.106100=12

→ Khi vật đi qua vị trí can bằng, ta có x′ = OO′ = 12 cm và v'=vmax=ωA=105.5=505cm/s

→ Biên độ dao động lúc sau A'=x'2+v'ω2=122+5051052=13cm

Đáp án B


Câu 5:

Một con lắc lò xo đặt nằm ngang gồm một lò xo có độ cứng k = 10 N/m gắn với vật nhỏ có khối lượng m =100 g và mang tích điện q = 5.10-5C. Khi vật nhỏ đang ở vi trí cân bằng người ta thiết lập một điện trường đều theo phương nằm ngang dọc theo trục lò xo và có cường độ E=104V/m trong khoảng thời gian Δt = 0,05π s rồi ngắt điện trường. Bỏ qua ma sát. Vận tốc cực đại của vật sau khi ngắt điện trường là

Xem đáp án

Hướng dẫn:

Nhận thấy rằng, với cách kích bằng điện trường như trên sẽ làm thay đổi vị trí cân bằng của hệ mà không làm thay đổi tần số góc của hệ.

+ Tần số góc dao động của hệ ω=km=100,1=10 rad/s → T = 0,2π s.

Dưới tác dụng của lực điện, con lắc sẽ dao động quanh vị trí cân bằng mới O′ cách vị trí cân bằng cũ O một đoạn OO'=qEk=5 cm.

+ Ta để ý rằng thời gian lực điện tồn tại đúng bằng 0,25T do vậy con lắc đi từ vị trí biên đến vị trí cân bằng mới O′, tốc độ của vật tại vị trí này là v'=vmax=ωA=kmΔl0=50 cm/s.

+ Ngắt điện trường, vật lại dao động quanh ví trí cân bằng cũ O, thời điểm ngắt điện trường, ta có x′ = OO′ = 5 cm.

→ Biên độ dao động mới của vật A'=x'2+v'ω2=52+50102=52 cm

→ Tốc độ dao động cực đại tương ứng v'max=ωA'=10.52=502 cm/s.

Đáp án B


Bắt đầu thi để xem toàn bộ câu hỏi trong đề

0

Đánh giá trung bình

0%

0%

0%

0%

0%

Bình luận


Bình luận