Tuyệt đỉnh công phá giải nhanh theo chủ đề mônvật lý phần 1 (500 trang)

Thời gian ngắn nhất đi từ x đến vị trí cân bằng và vị trí biên 1 Phương pháp chung: Cách 1: Dùng vòng tròn lượng giác VTLG giản đồ véc tơ Xác định góc quét tương ứng với sự dịch chuyển

Trang 1

Trang 1 http://topdoc.vn - Chia sẽ, cung cấp, trao đổi tài liệu, giáo án dạy thêm,

đề thi, skkn, sách tham khảo,….file word lời giải chi tiết

CHU VĂN BIÊN

GIÁO VIÊN CHƯƠNG TRÌNH BỔ TRỢ KIẾN THỨC VẬT LÝ 12

KÊNH VTV 2 – ĐÀI TRUYỀN HÌNH VIỆT NAM

Tuyệt phẩm công phá

GIẢI NHANH THEO CHỦ ĐỀ TRÊN KÊNH VTV 2

Phân 1 DAO ĐỘNG

 Cập nhật bài giải mới trên kênh VTV2

 Các bài toán hay, lạ và khó

 Áp dụng giải toán nhiều công thức mới nhất

NHÀ XUẤT BẢN TỔNG HỢP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VẬT LÍ

Trang 2

MỤC LỤC

GIẢI NHANH DAO ĐỘNG CƠ TRONG ĐỀ CỦA BỘ GIÁO DỤC 415

Chủ đề 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 4

Bài toán liên quan đến thời gian 4

Bài toán liên quan đến quãng đường 33

Bài toán liên quan đến vừa thời gian vừa quãng đường 61

Chủ đề 2: CON LẮC LÒ XO 74

Bài toán liên quan đến công thức tính, , , ,f T m k 74

Bài toán liên quan đến cơ năng, thế năng và động năng 76

Bài toán liên quan đến cắt ghép lò xo 89

Bài toán liên quan đến chiều dài của lò xo và thời gian lò xo nén, dãn 98

Bài toán liên quan đến kích thích dao động Error! Bookmark not defined Bài toán liên quan đến hai vật 131

CHỦ ĐỀ 3 CON LẮC ĐƠN 151

Bài toán liên quan đến công thức tính , ,f T 151

Bài toán liên quan đến năng lượng dao động 155

Bài toán liên quan đến vận tốc của vật, lực căng sợi dây, gia tốc 160

Bài toán liên quan đến va chạm con lắc đơn 168

Trang 3

Bài toán liên quan đến thay đổi chu kì 174

Bài toán liên quan đến dao động con lắc đơn có thêm trường lực 184

Bài toán liên quan đến hệ con lắc và chuyển động của vật sau khi dây đứt 205

CHƯƠNG 4: DAO ĐỘNG TẮT DẦN DAO ĐỘNG DUY TRÌ DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC CỘNG HƯỞNG 213

Bài toán liên quan đến hiện tượng cộng hưởng 213

Bài toán liên quan đến dao động tắt dần của con lắc lò xo 215

Bài toán liên quan đến dao động tắt dần của con lắc đơn 249

CHỦ ĐỀ 5: TỔNG HỢP CÁC DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA 258

Bài toán thuận trong tổng hợp dao động điều hòa 258

Bài toán ngược và “biến tướng” trong tổng hợp dao động điều hòa 271

Các câu hỏi định tính dao động cơ học 305

Các câu hỏi định lượng dao động cơ học 359

Trang 4

Chủ đề 1: DAO ĐỘNG ĐIỀU HÕA

I BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN THỜI GIAN

1 Thời gian đi từ x đến 1 x 2

a Thời gian ngắn nhất đi từ x đến vị trí cân bằng và vị trí biên 1

Phương pháp chung:

Cách 1: Dùng vòng tròn lượng giác (VTLG) giản đồ véc tơ

Xác định góc quét tương ứng với sự dịch chuyển:

Thời gian: t 





 Cách 2: Dùng phương trình lượng giác (PTLG)

Câu 1: Một chất điểm dao động điều hoà với biên độ 10 (cm) và tần số góc 10 (rad/s)

Khoảng thời gian ngắn nhất để nó đi từ vị trí có li độ +3,5 cm đến vị trí cân bằng là

A. 0,036 s B 0,121 s C. 2,049 s D. 6,951 s

Trang 5

shift    (máy tính chọn đơn vị góc là rad)

2) Đối với dạng bài này chỉ nên giải theo cách 2 (nếu dùng

quen máy tính chỉ mất cỡ 10 s!)

3) Cách nhớ nhanh “đi từ x1 đến VTCB là shiftsinx1A  ”;“đi từ x1 đếnVT biên là

shift cos x A   ”

4) Đối với bài toán ngược, ta áp dụng công thức:x1 Asint1Acos t2

Câu 2: Vật dao động điều hoà, thời gian ngắn nhất vật đi từ vị trí x = +A đến vị trí

3

A

x là 0,1 s Chu kì dao động của vật là

Trang 6

Chú ý: Đối với các điểm đặc biệt ta dễ dàng tìm được phân bố thời gian như sau:

x   A   thì dùng trục phân bố thời gian

Câu 3: Vật dao động điều hoà với biên độ A Thời gian ngắn nhất vật đi từ vị trí có li độ

Trang 7

Câu 4: Một chất điểm dao động điều hòa với chu kì 1 s với biên độ 4,5 cm Khoảng thời gian

trong một chu kỳ để vật cách vị trí cân bằng một khoảng nhỏ hơn 2 cm là:

Kinh nghiệm: Nếu x trùng với các giá trị đặc biệt thì nên dựa vào trục phân bố thời gian 1

Câu 5: Một chất điểm dao động điều hòa với chu kì T Khoảng thời gian trong một chu kỳ để

vật cách vị trí cân bằng một khoảng lớn hơn nửa biên độ là

Trang 8

Câu 6: Một dao động điều hoà có chu kì dao động là T và biên độ là A Tại thời điểm ban

đầu vật có li độx10 Thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí ban đầu về vị trí cân bằng gấp

ba thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí ban đầu về vị trí biên x A Chọn phương án đúng

1

4

163

2

0, 9242

Câu 7: Một dao động điều hoà có chu kì dao động là T và biên độ là A Tại thời điểm ban

đầu vật có li độx (mà1 x1 0; A), bất kể vật đi theo hướng nào thì cứ sau khoảng thời gian ngắn nhất t nhất định vật lại cách vị trí cân bằng một khoảng như cũ Chọn phương án đúng

Trang 9

Chú ý: Bài toán tìm khoảng thời gian để vật đi từ li độ x đến1 x là bài toán cơ bản, trên cơ 2

sở bài toán này chúng ta có thể làm được rất nhiều các bài toán mở rộng khác nhau như:

* Tìm thời gian ngắn nhất để vật đi từ li độ x đến vận tốc hay gia tốc nào đó 1

* Tìm khoảng thời gian từ lúc bắt đầu khảo sát dao động đến khi vật qua tọa độ x nào đó lần thứ n

* Tìm khoảng thời gian từ lúc bắt đầu khảo sát dao động đến khi vật nhận vận tốc hay gia tốc

nào đó lần thứ n

* Tìm vận tốc hay tốc độ trung bình trên một quỹ đạo chuyển động nào đó

* Tìm khoảng thời gian mà lò xo nén, dãn trong một chu kì chuyển động

* Tìm khoảng thời gian mà bóng đèn sáng, tối trong một chu kì hay trong một khoảng thời gian nào đó

* Tìm khoảng thời gian mà tụ điện C phóng hay tích điện từ giá trị q đến1 q 2

* Các bài toán ngược liên quan đến khoảng thời gian,

b Thời gian ngắn nhất đi từx đến 1 x 2

Trang 10

Quy trình bấm máy tính nhanh

Kinh nghiệm: Đối với dạng toán này cũng không nên dùng cách 1 vì mất nhiều thời gian!

Ví dụ 1: Một vật dao động điều hoà có phương trình li độ 8 7

6

x cos t 

 cm Khoảng thời gian tối thiểu để vật đi từ li độ 7 cm đến vị trí có li độ 2 cm là

Quy trình bấm máy: shiftcos 2 8   shiftcos 7 8     7

Kinh nghiêm: Nếu số “đẹp” 1 0; ; ; ; 3

x   A   thì dùng trục phân bố thời gian

Ví dụ 2: Một vật dao động điều hoà có phương trình li độ 8 7

6

x cos t 

 cm Khoảng thời gian tối thiểu để vật đi từ li độ 4 2 cm đến vị trí có li độ 4 3 cm là

Trang 11

Dựa vào trục phân bố thời gian, ta tính được:

Chú ý: Nếu vật chuyển động qua lại nhiều lần thì ta cộng các khoảng thời gian lại.

Ví dụ 3: Một dao động điều hoà có chu kì dao động là T và biên độ là A Thời gian ngắn nhất

để vật đi từ điểm có li độ cực đại về điểm có li độ bằng một nửa biên độ cực đại mà véctơ vận tốc có hướng cùng với hướng của trục toạ độ là

Trang 12

Dựa vào trục phân bố thời gian, ta tính được:

Chú ý: Li độ và vận tốc tại các điểm đặc biệt

1) Cứ sau khoảng thời gian ngắn nhất

6

T thì vật lại đi qua M hoặc O hoặc N

2) Cứ sau khoảng thời gian ngắn nhất

8

T

thì vật lần lượt đi qua M1, M2, O, M3, M4

2) Cứ sau khoảng thời gian ngắn nhất

Ví dụ 5: Một chất điểm đang dao động điều hoà trên một đoạn thẳng xung quanh vị trí cân

bằng O Gọi M, N là hai điểm trên đường thẳng cùng cách đều O Biết cứ 0,05 s thì chất điểm lại đi qua các điểm M, O, N và tốc độ của nó lúc đi qua các điểm M, N là 20 cm/s Biên độ

A bằng

Trang 13

Ví dụ 6: Một chất điểm đang dao động điều hoà trên một đoạn thẳng Trên đoạn thẳng đó có

bảy điểm theo đúng thứ tự M1, M2, M3, M4, M5, M6và M7vớiM4 là vị trí cân bằng Biết

cứ 0,05 s thì chất điểm lại đi qua các điểm M1, M2, M3, M4, M5, M6vàM7 Tốc độ của

nó lúc đi qua điểmM3 là 20 cm/s Biên độ A bằng

Câu 14: Vật đang dao động điều hòa dọc theo đường thẳng Một điểm M nằm cố định trên

đường thẳng đó, phía ngoài khoảng chuyển động của vật, tại thời điểm t thì vật xa điểm M nhất, sau đó một khoảng thời gian ngắn nhất là t thì vật gần điểm M nhất Độ lớn vận tốc của vật sẽ bằng nửa vận tốc cực đại vào thời điểm gần nhất là

Trang 14

Ví dụ 1: Một chất điểm dao động điều hòa với chu kì T trên trục Ox với O là vị trí cân bằng

Thời gian ngắn nhất vật đi từ điểm có toạ độ x0đến điểm mà tốc độ của vật bằng nửa tốc

Trang 15

0 2

Trang 16

Ví dụ 3: Một chất điểm dao động điều hòa với chu kì T Khoảng thời gian trong một chu kỳ

Chú ý: Trong các đề thi trắc nghiệm thường là sự chồng chập của nhiều bài toán dễ nên để

đi đến bài toán chính ta phải giải quyết bài toán phụ

Ví dụ 4: (ĐH-2012)Một chất điểm dao động điều hòa với chu kì T Gọi v là tốc độ trung tb

bình của chất điểm trong một chu kì, v là tốc độ tức thời của chất điểm Trong một chu kì, khoảng thời gian mà v0, 25v tblà:

Trang 17

Chú ý: Đối với bài toán ngược ta làm theo các bước sau:

Bước 1: Dựa vào vùng tốc độ lớn hơn hoặc bé hơn v1 ta biểu diễn t hoặc 1 t2 theo 

Bước 2: Thay vào phương trình x1 Asint1 Acos t2

Bước 3: Thay vào phương trình

Câu 19: Một vật nhỏ dao động điều hòa với chu kì T và biên độ 8 cm Biết trong một chu kì,

khoảng thời gian để vật nhỏ có độ lớn vận tốc không vượt quá 16 cm/s là

Trang 18

Ví dụ 6: Một vật dao động điều hòa với biên độ 10 cm Biết trong một chu kì, khoảng thời

gian để tốc độ dao động không nhỏ hơn  (m/s) là 1

và cuối cùng bấm shift CALC  Đợi một lúc thì trên màn hình hiện ra kết quả là 39,947747 Vì máy tính chỉ đưa ra một trong số các nghiệm của phương trình đó! Ví dụ còn

có nghiệm 275,89 chẳng hạn Vậy khi gặp bài toán trắc nghiệm cách nhanh nhất là thay bốn phương án vào phương trình:

Ví dụ 7: (CĐ - 2012) Con lắc lò xo gồm một vật nhỏ có khối lượng 250 g và lò xo nhẹ có độ

cứng 100 N/m dao động điều hòa dọc theo trục Ox với biên độ 4 cm Khoảng thời gian ngắn nhất để vận tốc của vật có giá trị từ 40cm s/ đến 40 3cm s/ là

Hướng dẫn: Chọn đáp án A

Trang 19

2 2

1 1 2

Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa với chu kì T, trên một đoạn thẳng, giữa hai điểm biên M

và N Chọn chiều dương từ M đến N, gốc tọa độ tại vị trí cân bằng O, mốc thời gian t0 là lúc vật đi qua trung điểm I của đoạn MO theo chiều dương Gia tốc của vật bằng không lần thứ nhất vào thời điểm

Trang 20

Ví dụ 2: Một con lắc lò xo dao động theo phương ngang Lực đàn hồi cực đại tác dụng vào

vật là 12 N Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp vật chịu tác dụng của lực kéo lò xo 6 3N

là 0,1 (s) Chu kỳ dao động của vật là

Trang 21

Trang 22

Vùng a nhỏ hơn a nằm trong đoạn 1 x x1; 1

Khoảng thời gian trong một chu kì a nhỏ hơn a1 là 4t tức là 1

Chú ý : Đối với bài toán ngược ta làm theo các bước sau:

Bước 1: Dựa vào vùng a lớn hơn hoặc bé hơn a1 ta biểu diễn t hoặc 1 t2 theo 

Bước 2: Thay vào phương trình x1Asint1 Acos t2

Trang 23

Bước 3: Thay vào phương trình 2

x  a

Ví dụ 6: (ĐH-2010)Một con lắc lò xo dao động điều hòa với chu kì T và biên độ 5 cm Biết

trong một chu kì, khoảng thời gian để vật nhỏ của con lắc có độ lớn gia tốc không vượt quá

Để độ lớn gia tốc không vượt quá 2

100cm s thì vật nằm trong đoạn / x x1; 1 Khoảng thời

gian trong một chu kì a nhỏ hơn 2

Trang 24

Vùng Wt 2Wd nằm trong đoạn x x1; 1 Khoảng thời gian trong một chu kìWt 2Wd là

A

2 Thời điểm vật qua x 0

a Thời điểm vật qua x theo chiều dương (âm) 0

Phương pháp chung:

Cách 1: Giải hệ phương trình  

1 1

Xác định vị trí xuất phát : 0

Thời điểm đầu tiên vật đến x theo chiều dương : t

Lần thứ 1 vật đến x=x theo chiều dương (âm) là: t

Lần thứ 2 vật đến x=x theo chiều dương (âm) là: t t T

Lần thứ n vật đến x=x theo chiều dương (âm) là: t t n 1 T



Trang 25

Ví dụ 1: Một vật dao động điều hòa theo phương trình   

Vị trí xuất phát trên VTLG là điểm M,

điểm cần đến là N Lần thứ 2 đi qua N cần

Trang 26

Thời điểm đầu tiên vật đến x1 2 3

theo chiều âm :t1  T T  T1(s)

1) Bài toán tìm các thời điểm vật qua x theo chiều dương (âm) thì nên dùng cách 1 1

2) Bài toán tìm thời điểm lần thứ n vật qua x theo chiều dương (âm) thì nên dùng cách 2,3 1

Ví dụ 2: Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình    

x 6cos 2 t

4 trong đó x tính bằng xentimét (cm) và t tính bằng giây (s) Chỉ xét các thời điểm chất điểm đi qua vị trí

có li độ x 3cm theo chiều dương Thời điểm lần thứ 10 là

Trang 27

              

1 1

2011 tại thời điểm

Quay một vòng đi qua li độ x 2cm là hai lần

Để có lần thứ 20112.1005 1 thì phải quay 1005 vòng và quay thêm 

Trang 28

3

23

3

43

Trang 29

(hai lần vật qua x bvà hai lần quax b) Để tìm bốn thời điểm đầu tiên t ,1 t ,2 t3và t 4

có thể dùng PTLG hoặc VTLG Để tìm thời điểm tiếptheo ta làm như sau:

dö 1: t=nT+t

dö 2: t=nT+tSoá laàn n

Chú ý: Nếu khoảng thời gian liên quan đến W , t Wdthì ta

quy về li độ nhờ các công thức độc lập với thời gian:

Trang 30

Trong một chu kì chỉ có hai thời điểm động năng bằng

thế năng và vật đang chuyển động về phía vị trí cân

bằng Hai thời điểm đầu tiên là t1 và t Để tìm các thời 2

điểm tiếp theo ta làm như sau:



 



1 2

dö 1: t=nT+tSoá laàn n

Trang 31

Thời điểm lần thứ 2, động năng, một phần ba

thế năng thì vật đi được quãng đường và thời

Cách 1: Giải trực tiếp phương trình phụ thuộc t của v, a, F…

Cách 2: Dựa vào các phương trình độc lập với thời gian để quy về li độ

Ví dụ 1: Một vật dao động điều hoà mô tả bởi phương trình: x 6cos 5 t -

Trang 32

A. 1 s

11 s

60 C.

5 s

13 s

Trang 33

II BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN QUÃNG ĐƯỜNG

Chúng ta sẽ nghiên cứu các bài toán:

+ Quãng đường đi được tối đa, tối thiểu

+ Quãng đường đi được từ t1 đến t2

1 Quãng đường đi được tối đa, tối thiểu

Cách 2: Dùng VTLG

Trang 34

t

S sin § i xung quanh VTCB

S cos § i xung quanh VT biª n

Ví dụ 1: Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox với tần số góc 10 (rad/s) và biên độ

10 (cm) Trong khoảng thời gian 0,2 (s), quãng đường lớn nhất và nhỏ nhất mà vật có thể đi được lần lượt là

Chú ý: Đối với các khoảng thời gian đặc biệt T T T; ; ;

3 4 6 để tìm Smax; Smin nhanh, ta sử dụng trục phân bố thời gian và lưu ý: Smax  đi quanh VTCB, Smin đi quanh VT biên

Trang 35

Ví dụ 2: Một vật dao động điều hòa dọc theo trục Ox, quanh vị trí cân bằng O với biên độ A

và chu kỳ T Gọi S , S lần lượt là quãng đường nhỏ nhất mà vật có thể đi được trong khoảng 1 2

Trong khoảng thời gian T

3 để đi được quãng đường nhỏ nhất thì vật đi xung quanh vị trí biên

mỗi nửa một khoảng thời gian T

6 tương ứng với quãng đường

A

2 Vì vậy:S 1  A

Trong khoảng thời gian T

6 để đi được quãng đường lớn nhất thì vật đi xung quanh vị trí cân

bằng mỗi nửa một khoảng thời gian T

12 tương ứng với quãng đường

A

2 Vì vậy: S 2  A

Trang 36

S A § i xung quanh VT biª n mçi nöa

2

Ví dụ 3: Một vật dao động điều hòa với biên độ 6 cm Quãng đường lớn nhất mà vật đi được

trong 0,2 s là 6 3 cm Tính tốc độ của vật khi nó cách vị trí cân bằng 3 cm

Ví dụ 4: Một vật động điều hoà cứ trong mỗi chu kì thì có 1

3 thời gian vật cách vị trí cân

bằng không quá10 cm Quãng đường lớn nhất mà vật có thể đi được trong 1

6 chu kì dao động là

Trang 37

min max

min max max min

Ví dụ 6: Một vật dao động điều hòa với biên độ 10 cm, với tần số góc 2π rad/s Thời gian

dài nhất để vật đi được quãng đường 10,92 cm là:

Ví dụ 7: Một vật dao động điều hòa với biên độ 10 cm, với chu kì 0,1 s Thời gian dài nhất

để vật đi được quãng đường 10 cm là

Thời gian dài nhất ứng với vật đi chậm nhất

Vật đi xung quanh vị trí biên (VD:xA ) từ x A

2

 đến xA rồi đến x A

2



Trang 38

Thời gian đi sẽ là : T T T 1  

Vì quãng đường đi được trong khoảng thời gian nT

2 luôn luôn là n.2A nên quãng đường lớn nhất hay nhỏ nhất là do t quyết định

min n.2A S A

Ví dụ 1: Một vật dao động điều hoà với chu kỳ T và biên độ A Quãng đường vật đi được tối

đa trong khoảng thời gian 5T

Trang 39

max

min max max

Ví dụ 3: Một vật nhỏ dao động điều hòa với biên độ 4 cm Trong 3,2 s quãng đường dài nhất

mà vật đi được là 18 cm Hỏi trong 2,3 s thì quãng đường ngắn nhất vật đi được là bao nhiêu?

Trang 40

Ví dụ 4: Một chất điểm dao động điều hoà với biên độ 6 cm Trong khoảng thời gian 1 (s),

quãng đường nhỏ nhất mà vật có thể đi được là 18 cm Tính tốc độ của vật ở thời điểm kết thúc quãng đường

Chú ý: Một số bài toán là sự chồng chập của nhiều bài toán dễ Chúng ta nên giải quyết lần

lượt các bài toán nhỏ!

Chọn đáp án : C

Ví dụ 5: (ĐH‒ 2012)Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang với cơ năng

dao động là 1J và lực đàn hồi cực đại là 10 N Mốc thế năng tại vị trí cân bằng Gọi Q là đầu

cố định của lò xo, khoảng thời gian ngắn nhất giữa 2 lần liên tiếp Q chịu tác dụng lực kéo của

lò xo có độ lớn 5 3 N là 0,1s Quãng đường lớn nhất mà vật nhỏ của con lắc đi được trong 0,4s là

Hướng dẫn:

Định dạng
Số trang	434
Dung lượng	11,97 MB