440 câu trắc nghiệm Dao động điều hòa trong đề thi thử Đại học trường chuyên
440 câu trắc nghiệm Dao động điều hòa trong đề thi thử Đại học trường chuyên (P11)
-
15976 lượt thi
-
40 câu hỏi
-
40 phút
Danh sách câu hỏi
Câu 1:
Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương có phương trình lần lượt là x1 = 5cos(10πt – 0,5π)cm và x2 = 10cos(10πt + 0,5π)cm. Vận tốc cực đại của vật là
Hai dao động ngược pha nên dao động tổng là
Đáp án D
Câu 2:
Một lò xo nhẹ cách điện có độ cứng k = 50N/m một đầu cố định, đầu còn lại gắn vapò quả cầu nhỏ điện tích q = +5μC. Khối lượng m= 200g. Quả cầu có thể dao động không ma sát dọc theo trục lò xo nằm ngang và cách điện. Tại thời điểm ban đầu t = 0 kéo vật tới vị trí lò xo dãn 4cm rồi thả nhẹ đến thời điểm t = 0,2s thì thiết lập điện trường không đổi trong thời gian 0,2s, biết điện trường nằm ngang dọc theo trục lò xohướng ra xa điểm cố định và có độ lớn E = 105 V/m. Lấy g = π2 = 10m/s2. Trong quá trình dao động thì tốc độ cực đại mà quả cầu đạt được là
Tần số góc và chu kì là:
Ban đầu vật dao động với biên độ 4 cm. chu kì T = 0,4s. Vậy sau 0,2 s thì vật đi đến bên âm, lò xo đang bị nén 4cm.
Tại đây vật nặng chịu tác dụng của lực điện, ta có:
Vậy vị trí cân bằng mới là vị trí lò xo dãn 1 cm.
Tác dụng lực điện 0,2s, tức là lò xo đi được đến biên dương x = + A’ = 5cm, khi này lò xo dãn 5+1 = 6cm. NGừng tác dụng lực, vị trí cân bằng trở về vị trí lò xo không dãn ban đầu, biên độ mới A’’ = 6cm
Vậy vận tốc cực đại lúc sau là:
Đáp án C
Câu 3:
Hai chất điểm dao động điều hòa cùng tần số trên hai trục tọa độ Ox và Oy vuông góc vơi nhau( O là vị trí cân bằng của cả hai chất điểm). Biết phương trình dao động của hai chất điểm lần lượt là và . Khi chất điểm thứ nhất có li độ cm và đang đi theo chiều âm thì khoảng cách giữa hai chất điểm là
Đáp án A
Câu 4:
Hai dao động điều hòa cùng phương, có phương trình x1 = 3cos(20πt) cm và x2 = 4cos(20πt + 0,5π). Dao động tổng hợp của hai dao động này có biên độ là
Hai dao động x1 và x2 vuông pha với nhau
Biên độ dao động được tính theo công thức
Đáp án C
Câu 5:
Một vật dao động tắt dần có các đại lượng giảm liên tục theo thời gian là
Dao động tắt dần là dao động có biên độ dao động giảm dần theo thời gian, có nghĩa là năng lượng cũng giảm dần theo thời gian
Đáp án D
Câu 6:
Hai con lắc đơn (vật nặng khối lượng m, dây treo dài 1m) dao động điều hòa dưới tác dụng của ngoại lực F = F0cos(2πft + π/2) N. Lấy g = π2 = 10m/s2. Nếu tần số f của ngoại lực thay đổi từ 0,2Hz đến 2Hz thì biên độ dao động của con lắc
Tần số dao động riêng của con lắc đơn
Như vậy khi tần số ngoại lực tăng từ 0,2Hz đến 2Hz thì
+ Từ 0,2Hz đến 0,5Hz thì biên độ dao động tăng
+ Từ 0,5Hz đến 2Hz thì biên độ giảm
Đáp án A
Câu 7:
Một vật nhỏ thực hiện dao động điều hòa theo phương trình x = 5cos(4πt – π/3) cm. Tại thời điểm t vật có li độ và tốc độ đang giảm. Li độ của vật sau thời điểm đó 7/48s là
Chu kì dao động của vật T = 2π/ω = 0,5s
Xét thời gian 7/48s = 7T/14 = T/8 + T/6
Ta có hình vẽ
Từ hình vẽ ta thấy rằng, sau 7/48s vật đi qua vị trí có li độ x = 2,5 cm
Đáp án D
Câu 8:
Con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng 400g được gắn vào lò xo nằm ngang có độ cứng 40N/m. Từ vị trí cân bằng người ta kéo vật ra một đoạn 8 cm rồi thả nhẹ cho vật dao động. Kể từ khi thả, sau đúng 7π/30s thì giữ đột ngột điểm chính giữa của lò xo. Biên độ dao động mới của con lắc là
Chu kì dao động của con lắc lò xo
Biên độ dao động của con lắc lò xo A = 8 cm
Xét thời gian t = 7π/30s = T + T/6
Như vậy sau 7π/30s vật nặng đang ở vị trí có li độ x = 4 cm
+ Khi đó thế năng và động năng của con lắc lò xo
+ Người ta giữ tại điểm chính giữa của lò xo
Độ cứng của lò xo thay đổi kl = k’.l/2 => k’ = 2k
Đáp án D
Câu 9:
Một con lắc đơn gồm sợi dây mảnh dài 1m, vật có khối lượng tích điện q = 10-5 C. Treo con lắc đơn trong điện trường đều có phương vuông góc với gia tốc trọng trường g và có độ lớn E = 105 V/m. Kéo vật theo chiều của véc tơ điện trường sao cho góc tạo bởi dây treo và g bằng 600 rồi thả nhẹ để vật dao động. Lấy g = 10m/s2. Lực căng cực đại của dây treo là
Gia tốc trọng trường hiệu dụng
Góc lệch của dây treo tại vị trí cân bằng
Biên độ góc dao trong dao động của con lắc đơn α0 = 300
Lực căng dây cực đại của con lắc được tính theo công thức
Đáp án D
Câu 10:
Một hệ dao động cơ đang thực hiện dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi.
Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số của ngoại lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ
Đáp án A
Câu 11:
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
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
Đáp án D
Câu 12:
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
Biên độ dao động tổng hợp được xác định bởi biểu thức
Đáp án A
Câu 13:
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
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
Đáp án D
Câu 14:
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
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)
Đáp án D
Câu 15:
Một lò xo và một sợi dây đàn hồi nhẹ có cùng chiều dài tự nhiên được treo thẳng đứng 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
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:
- 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
Đáp án C
Câu 17:
Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng 40g, độ cứng lò xo 5 N/m được kích thích dao động điều hòa. Chu kì dao động của con lắc là
Đáp án D
Câu 18:
dao động của vật là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương có phương trình lần lượt là và . Biên độ dao động của vật bằng 12cm thì
Để biên độ dao động tổng hợp A = 12 thì hai dao động phải cùng pha nên
Đáp án D
Câu 19:
một chất điểm dao động điều hòa với phương trình , trong đó x(cm), t(s). Tại thời điểm vật có li độ 2,5cm thì tốc độ của vật là
Áp dụng công thức độc lập với thời gian
Đáp án C
Câu 20:
Con lắc lò xo nằm ngang gồm lò xo nhẹ độ cứng 40N/m gắn với hai vật nhỏ giống nhau, khối lượng mỗi vật 50g. Kéo dãn lò xo 10cm và thả ra nhẹ nhàng, khi lò xo dãn 5cm thì vật ở ngoài rời khỏi hệ. Khi lò xo qua vị trí cân bằng, khoảng cách giữa hai vật gần giá trị nào sau đây nhất?
Tần số góc ban đầu của hệ con lắc lò xo là:
Biên độ dao động ban đầu là 10cm, khi vật ở vị trí 5 cm thì vận tốc của hai vật là v:
Áp dụng công thức độc lập với thời gian;
Khi đó vật 2 rời ra, chỉ còn vật 1 dao động tiếp tục. áp dụng định luật bảo toàn động lượng cho hai vật ngay trước và sau khi rời khỏi nhau:
Lúc này chỉ còn vật 1 dao động nên tần số góc của vật thay đổi thành:
Biên độ mới của vật là A’. Áp dụng công thức độc lập với thời gian:
Vị trí cân bằng không đổi. ta sử dụng phương pháp vecto quay, tìm khoảng thời gian vật đi từ vị trí hai vật tách nhau ra đến vị trí cân bằng
Trong thời gian này, vật bị rời ra đã chuyển động thẳng đều (do không có ma sát), vật đó đi được quãng đường là :
Đáp án C
Câu 21:
Hai dao động điều hòa thành phần cùng phương, có phương trình , . Biết phương trình dao động tổng hợp là . Để ( A1 +A2) có giá trị cực đại thì φ có giá trị là
Áp dụng công thức Freshnel về tổng hợp dao động ta có:
Thay vào biểu thức *, chú ý rằng biểu thức
Đáp án C
Câu 22:
Một vật nhỏ thực hiện dao động điều hòa với chu kì T. Động năng của vật biến thiên với chu kì bằng
Đáp án B
Câu 24:
Một chất điểm dao động điều hòa dưới tác dụng của lực phục hồi có biểu thức F = 0,8cos4t (N). Pha ban đầu của dao động là
Lực phục hồi có biểu thức :
Đáp án C
Câu 25:
Một con lắc đơn dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/s2. Vật nặng có khối lượng 120g. Tỉ số giữa độ lớn gia tốc của vật tại vị trí cân bằng và tại vị trí biên là 0,08. Độ lớn lực căng dây tại vị trí cân bằng có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây
Gia tốc của vật nặng của con lắc đơn :
Tại vị trí cân bằng chỉ có thành phần hướng tâm:
Tại vị trí biên thì
Tỉ số giữa gia tốc ở vị trí cân bằng và gia tốc ở biên là :
Đáp án A
Câu 26:
Hai vật nhỏ dao động điều hòa cùng tần số dọc theo hai đường thẳng song song với trục Ox, có phương trình dao động trên trục Ox lần lượt là và với t tính bằng giây. Khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi hai vật đi ngang qua nhau đến khi khoảng cách giữa hai vật theo phương Ox bằng 6cm là
Biểu diễn hai dao động bởi 2 vecto quay chung gốc, có độ dài khác nhau.
Pha ban đầu của hai dao động tạo với nhau goc 900 và không thay đổi khi hai vật chuyển động (do hai vật chuyển động cùng tốc độ góc).
Ta có:
Khi khoảng cách giữa hai vật là 6 cm thì góc tạo bởi MN với Ox là :
Ta có: thì gian ngắn nhất để khoảng cách giữa hai vật là 6cm chính là thời gian để vecto quay được góc 900 – 600 = 300.
Nên
Đáp án D
Câu 27:
Một con lắc lò xo gồm một lò xo nhẹ có độ cứng 40N/m, đầu trên treo vào một điểm cố định , đầu dưới có gắn một vật nặng có khối lượng 100g. Kích thích cho con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ 5cm. Lấy g =10m/s2. Lực lò xo tác dụng lên điểm treo có độ lớn cực đại bằng
Độ dãn của lò xo tại vị trí cân bằng là :
Lực tác dụng vào điểm treo cực đại bằng lực đàn hồi cực đại
Đáp án A
Câu 28:
Một con lắc lò xo gồm vật nặng và lò xo có độ cứng k dao động điều hòa. Chọn gốc tọa độ O tại vị trí cân bằng, trục Ox song song với trục lò xo. Thế năng của con lắc lò xo khi vật có li độ x là
Công thức tính thế năng của con lắc lò xo ở li độ x:
Đáp án A
Câu 30:
Một vật dao động điều hòa với phương trình . Tốc độ cực đại của vật trong quá trình dao động bằng
Tốc độ cực đại:
vmax = ωA = 8π (cm/s)
Đáp án B
Câu 31:
Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng m = 200g dao động điều hoà. Chọn gốc toạ độ O tại vị trí cân bằng. Sự phụ thuộc của thế năng của con lắc theo thời gian được cho như trên đồ thị. Lấy π2 = 10. Biên độ dao động của con lắc bằng
Đáp án D
Câu 32:
Một con lắc đơn được treo vào trần một thang máy. Khi thang máy chuyển động thẳng đứng đi lên nhanh dần đều với gia tốc có độ lớn a thì chu kỳ dao động điều hoàn của con lắc là 2,15 s. Khi thang máy chuyển động thẳng đứng đi lên chậm dần đều với gia tốc cũng có độ lớn a thì chu kỳ dao đồng điều hòa của con lắc là 3,35 s. Khi thang máy đứng yên thì chu kỳ của con lắc là
Chu kỳ của con lắc khi thang máy chuyển động thẳng đứng đi lên nhanh dần đều với gia tốc a là:
Chu kỳ của con lắc khi thang máy chuyển động thẳng đứng đi lên chậm dần đều với gia tốc a là:
Chia (1) cho (2) ta được: a = 0,42g
Thay giá trị của a vào (1) ta được:
Với T là chu kỳ của con lắc khi thang máy không chuyển động
Đáp án C
Câu 33:
Trên mặt phẳng nằm ngang nhẵn có một điểm sáng S chuyển động tròn đều trên đường tròn tâm O bán kính 5cm với tốc độ góc 10π (rad/s). Cũng trên mặt phẳng đó, một con lắc lò xo dao động điều hoà theo phương ngang sao cho trục của lò xo trùng với một đường kính của đường tròn tâm O. Vị trí cân bằng của vật nhỏ của con lắc trùng với tâm O của đường tròn. Biết lò xo có độ cứng k = 100 N/m, vật nhỏ có khối lượng m = 100g. Tại một thời điểm nào đó, điểm sáng S đang đi qua vị trí như trên hình vẽ, còn vật nhỏ m đang có tốc độ cực đại Vmax = 50π (cm/s). Khoảng cách lớn nhất giữa điểm sáng S và vật nhỏ m trong quá trình chuyển động xấp xỉ bằng
- S chuyển động tròn đều trên đường tròn tâm O bán kính 5cm với tốc độ góc 10π (rad/s)
- Vật m dao động điều hoà với với:
Tốc độ cực đại của m là : vmax = ωA = 50π cm/s => A = 5cm.
- Tại thời điểm nào đó, điểm sáng S đang đi qua vị trí như trên hình vẽ, còn vật nhỏ m đang có tốc độ cực đại (m có tốc độ cực đại khi qua vị trí cân bằng) => S và m luôn lệch pha nhau góc π/2.
S và m cách nhau lớn nhất khi m và S đi xung quanh vị trí cân bằng. Biểu diễn trên đường tròn lượng giác ta có :
Áp dụng định lí Py – ta – go, ta có khoảng cách lớn nhất giữa S và m (đường màu đỏ) là :
Đáp án D
Câu 34:
Một vật dao động điều hòa với phương trình . Quỹ đạo chuyển động của vật có chiều dài
Chiều dài quỹ đạo : l = 2A = 2.10 = 20cm
Đáp án C
Câu 37:
Một con lắc đơn dao động điều hòa trong không khí với chu kì T0 = 2,0000s . Tích điện cho con lắc rồi cho con lắc dao động trong một điện trường đều nằm ngang. Dây treo cách điện và bỏ qua lực cản của không khí. Khi con lắc được kích thích dao động trong mặt phẳng chứa đường sức điện trường thì nó dao động giữa hai điểm A, B như hình vẽ với góc lệch so với phương thẳng đứng lần lượt là aA = 90, aB = 30 Coi dao động của con lắc đơn vẫn là dao động điều hòa. Chu kì dao động của nó trong điện trường có giá trị xấp xỉ bằng
Đáp án A
Câu 38:
Trên một lò xo căng ngang đang xảy ra sóng dừng với sóng dọc, A và B là hai điểm liên tiếp dao động mạnh nhất. Khoảng cách giữa các phần tử tại A và B lớn nhất là 14 cm, nhỏ nhất bằng 10 cm. Tốc độ truyền sóng trên lò xo bằng 1,2 m/s. Khi khoảng cách giữa các phần tử tại A và B là 12 cm, tốc độ dao động của chúng bằng
Vì A, B dao động cực đại nên A, B là các bụng sóng, nên khoảng cách AB là 1 nửa bước sóng
Khi khoảng cách giữa AB là 12 cm đúng bằng khoảng cách AB khi A, B ở vị trí cân bằng, vậy vận tốc của các phần từ A, B là cực đại và :
Đáp án C
Câu 39:
Một sợi dây đàn hồi rất dài được căng ngang và một con lắc lò xo treo trong cùng một mặt phẳng thẳng đứng. Con lắc lò xo có độ cứng k =10 N/m, vật nhỏ có khối lượng m = 25g dao động theo phương thẳng đứng. Khi vật cân bằng và sợi dây chưa có sóng truyền, vật cách sợi dây một đoạn bằng 5cm. Đầu O của dây được gắn với nguồn dao động điều hòa theo phương thẳng đứng tạo ra sóng ngang lan truyền trên dây với tần số góc w = 20 rad/s. Tại thời điểm t = 0, sợi dây có dạng như hình vẽ, còn vật nhỏ được giữ ở vị trí lò xo nén 2,5 cm. Tại thời điểm t =∆t, thả nhẹ để vật dao động tự do. Vật không chạm vào sợi dây trong quá trình dao động nếu ∆t nhận giá trị
Chọn trục Ox trùng với trục của lò xo, điểm O trùng với vị trí cân bằng của sợi dây.
Ta viết được phương trình dao động của sợi dây là:
Tại thời điểm ∆t thì phương trình dao động của sợi dây là:
Tần số góc của con lắc lò xo là:
Độ giãn của lò xo ở vị trí cân bằng là:
Ban đầu lò xo bị nén 2,5cm, vậy biên độ dao động của lò xo là 5cm.
Phương trình dao động của con lắc lò xo là:
Vậy khoảng cách giữa vật nặng và sợi dây là:
Điều kiện để vật dao động và sợi dây không chạm nhau là ∆d > 0
Dùng phép thử các đáp án, ta chọn đáp án A
Đáp án A
Câu 40:
Một con lắc lò xo nằm ngang, vật có khối lượng m =100 g chuyển động không ma sát dọc theo trục của lò xo có độ cứng k = 25 N/m. Khi vật đang đứng yên tại vị trí lò xo không biến dạng thì bắt đầu tác dụng lực có hướng và độ lớn không thay đổi, bằng 1 N lên vật như hình vẽ. Sau khoảng thời gian bằng Dt thì lực ngừng tác dụng. Biết rằng sau đó vật dao động với vận tốc cực đại bằng . Nếu tăng gấp đôi thời gian tác dụng lực thì vận tốc cực đại của vật sau khi ngừng tác dụng lực là
Do vật không chịu tác dụng của lực ma sát, nên cơ năng không đổi,
Khi chịu tác dụng lực thì vật dao động quanh vị trí cân bằng O’ mới. khi ngứng tác dụng lực thì vị trí và vận tốc tại thời điểm đó thay đổi, vị trí cân bằng trở lại vị trí cũ, nhưng cơ năng bảo toàn nên vận tốc cực đại vẫn như cũ
Đáp án C