Từ vị trí cân bằng kéo vật xuống một đoạn 1cm rồi truyền cho vật vận tốc đầu 10π√3 cm/s hướng thẳng đứng.. Khi vật dao động thì chiều dài biến thiên từ 32cm đến 38cm.[r]
Trang 1Chương 1 : DAO ĐỘNG CƠ HỌC Vấn đề 02 : TỐC ĐỘ TRUNG BÌNH – THỜI GIAN (NGẮN NHẤT) ĐI TỪ VỊ TRÍ X1 ĐẾN X2
1) Tốc Độ Trung Bình :
S v Δt
= Trong đó v là tốc độ trung bình ( cm/s, m/s…)
S (m, cm): Quãng đường vật đi được trong thời gian Δt(s)
2) Thời gian (ngắn nhất) vật đi từ vị trí x1 đến vị trí x2 : t ϕ ϕ ϕ2 1
− Δ
1 1
2 2
s s
x co
A x co
A
ϕ ϕ
⎪⎪
⎨
⎪⎩
0 φ ,φ ≤ 1 2 ≤ π
3) Trục thời gian thường gặp :
x
O
Bài tập vận dụng :
Bài 1: Một vật dao động đều hòa với phương trình x = A.cos(ωt + ϕ) Xác định vận tốc trung bình của vật trong một chu
kỳ và nửa chu kỳ ? Nhận xét ?
………
………
………
Bài 2: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ A Hãy tính khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí có ly độ a) x1 = A/2 đến x2 = 0 b) x1 = 0 đến x2 = −A/2 c) x1 = A/2 đến x− 2 = − A d) x1 = A đến x2 = A 2 3 e) x1 = − A 3 2 đến x2 = A 2 2 f) x1 = A đến x2 = − A/2 ………
………
………
………
………
………
………
………
………
Trang 2c) Tính khoảng thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí cân bằng đến vị trí x = 2 3cm
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
Trắc Nghiệm Câu 1: Vật dđđh, gọi t1là thời gian ngắn nhất vật đi từ VTCB đến li độ x = A/2 và t2 là thời gian vật đi từ vị trí li độ x = A/2 đến biên dương Ta có:
A t1 = 0,5t2 B t1 = t2 C t1 = 2t2 D t1 = 4t2
Câu 2: Một vật dao động điều hòa từ B đến C với chu kì là T, vị trí cân bằng là O trung điểm của OB và OC theo thứ tự là M và N Thời gian để vật đi theo một chiều từ M đến N là:
A T/4 B T/2 C T/3 D T/6 ………
………
………
………
Câu 3: Một vật dao động điều hòa với chu kỳ T và biên độ A Khi vật đi thẳng (theo một chiều) từ x1= - A/2 đến x2 = A/2, vận tốc trung bình của vật bằng: A A/T B 4A/T C 6A/T D 2A/T ………
………
………
Câu 4: Biên độ của một dao động điều hoà bằng 0,5m Vật đó đi được quãng đường bằng bao nhiêu trong thời gian 5 chu kì dao động: A 10m; B 2,5m ; C 0,5m ; D 4m
………
Trang 3………
Câu 5: (ĐH- khối A – 2010 )Một chất điểm dao động điều hòa có chu kỳ T Trong khoảng thời gian ngắn nhất khi đi từ
vị trí biên có li độ x = A đến vị trí x =
2
A
− , chất điểm có tốc độ trung bình là
A
T
A
2
3
B
T
A
6
C
T
A
4
D
T
A
2 9
………
………
………
Câu 6: Vật dao động điều hòa theo phương trình: x A= cos(ω ϕt+ ) Vận tốc cực đại của vật là vmax = 8π cm/s và gia tốc cực đại amax = 16π2 cm/s 2 Trong thời gian một chu kỳ dao động, vật đi được quãng đường là:
A 8cm B 12cm C 20cm D 16cm
………
………
………
Câu 7 (CĐ – 2007): Một vật nhỏ dao động điều hòa có biên độ A, chu kì dao động T , ở thời điểm ban đầu
to = 0 vật đang ở vị trí biên Quãng đường mà vật đi được từ thời điểm ban đầu đến thời điểm t = T/4 là
A A/2 B 2A C A/4 D A
………
………
………
Câu 8 (ĐH – 2009): Một vật dao động điều hòa có độ lớn vận tốc cực đại là 31,4 cm/s Lấy π = 3,14 c độ trung bình của vật trong một chu kì dao động là A 20 cm/s B 10 cm/s C 0 D 15 cm/s
Tố
………
………
Câu 9 (CĐ - 2010): Một vật dao động điều hòa với chu kì T Chọn gốc thời gian là lúc vật qua vị trí cân bằng, vận tốc
của vật bằng 0 lần đầu tiên ở thời điểm
A
2
T
B
8
T
C
6
T
D
4
T
………
………
………
Vấn đề 03: CON LẮC LÒ XO
Trang 4Tần số góc:
m
ω = ; chu kỳ:
k
k f
ω
+ Điều kiện dao động điều hoà : Bỏ qua ma sát, lực cản và vật
dao động trong giới hạn đàn hồi
+ Độ biến dạng của lò xo treo thẳng đứng khi vật ở VTCB:
mg
l
k
Δ = ⇒ T 2 l
g
ω= =
Δ
+ Độ biến dạng của lò xo khi vật ở VTCB với con lắc lò xo
nằm trên mặt phẳng nghiêng có góc nghiêng α (ít gặp):
l mg sin
k
α
sin
l T
g
π
α
Δ
=
+ Chiều dài lò xo tại VTCB: lCB = l0 + Δ l (l0 là chiều dài tự nhiên)
+ Chiều dài cực tiểu (khi vật ở vị trí cao nhất): lMin = l0 + Δ l – A ⇒ A = ( lMax− lMin)/2
+ Chiều dài cực đại (khi vật ở vị trí thấp nhất): lMax = l0 + Δ l + A ⇒ lCB = (lMin + lMax)/2
+ Khi A >Δl (Chọn trục Ox hướng xuống):
- Thời gian lò xo nén 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x1 = - Δ l đến x2 = -A
- Thời gian lò xo giãn 1 lần là thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x1 = - Δ l đến x2 = A,
Trong một chu kỳ lò xo giãn 2 lần và nén 2 lần
Bài tập vận dụng :
Bài 1: Một quả cầu khối lượng 100g treo vào lò xo nhẹ có độ cứng k = 10N/m để tạo thành con lắc lò xo Tính chu kỳ dao
động của con lắc trên
………
………
………
………
Bài 2: Một quả cầu khối lượng 200g treo vào lò xo nhẹ có độ cứng k để tạo thành con lắc lò xo dao động đều hòa với tần số 2,5Hz Tìm độ cứng của lò xo Bài 3: Một lò xo nhẹ có độ cứng 80N/m gắn vào quả cầu nhỏ để làm con lắc lò xo và con lắc dao động 100 chu kỳ mất 15,7s Tính khối lượng nhỏ của quả cầu ………
………
………
Bài 4: Một con lắc lò xo dao động theo phương ngang với quả cầu khối lượng 200g và độ cứng lò xo là 40N/m Từ VTCB kéo vật ra xa một đoạn 4cm rồi truyền cho nó vận tốc 30 2(cm/s) để vật dao động đều hòa Xác định biên độ và chiều dài quỹ đạo của con lắc ………
Δl
giãn O
x A
-A nén
Δl
giãn O
x A -A
Hình a (A < Δl) Hình b (A > Δl)
Trang 5………
Bài 5 ( Học Viện Quan Hệ Quốc Tế - 97): Một con lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng Vật dao động đều hòa với tần số f 1= 6Hz; khi treo them một gia trọng Δm= 44g thì tần số dao động là f2 = 5Hz Tính khối lượng m và độ cứng lò xo ( m = 0,1kg ; k = 144N/m)
………
………
………
………
………
………
………
………
Bài 6: Một lò xo treo thẳng đứng Đầu dưới móc một vật nặng m thì lò xo dãn ra 1cm và vật dao động đều hòa Tính chu kỳ dao động ( Cho g π = 2 = 9,81m/s2) ………
………
Bài 7: Một lò xo treo thẳng đứng có chiều dài tự nhiên l o = 25cm, khi treo vật nặng có khối lượng m thì ở VTCB lò xo có chiều dài 27,5cm Tính chu kỳ dao động tự do của con lắc này (Cho g π = 2 = 9,81m/s2) ………
………
………
Bài 8: Một lò xo gắn vật nặng dao động đều hòa theo phương ngang Trong quá trình dao động chiều dài lò xo thay đổi từ 40cm đến 50cm Tìm chiều dài tự nhiên lò xo và biên độ dao động ………
………
Bài 9: Một lò xo gắn vật nặng 400g dao động đều hòa theo phương ngang với tần số f = 5Hz Chiều dài tự nhiên lò xo bằng 45cm và chiều dài quỹ đạo là 10cm Lấy Tìm độ lớn vận tốc và gia tốc của vật khi lò xo có chiều dài 42cm 2 g π = = 10m/s2 ………
………
………
………
Trang 6………
………
………
Bài 11: Một lò xo treo thẳng đứng có chiều dài tự nhiên l o = 20cm, độ cứng 100N/m và vật treo khối lượng 100g Vật dao động đều hòa với biên độ A = 2cm Lấy Tính độ giãn của lò xo ở VTCB, chiều dài cực đại và cực tiểu lò xo trong quá trình dao động ( ĐS : 21cm; 23cm; 19cm ) 2 g π = = 10m/s ………
………
………
………
Bài 12: Một lò xo treo thẳng đứng có chiều dài tự nhiên l o = 35cm, treo vào một vật khối lượng m thì trong quá trình dao động chiều dài lò xo thay đổi từ 25cm đến 65cm Gọi T là chu kỳ dao động con lắc Tính biên độ dao động, chiều dài lò xo khi vật ở VTCB, thời gian lò xo giãn trong một chu kỳ Bài 13: Một lò xo treo thẳng đứng dao động đều hòa với biên độ 2cm Khi vật có vận tốc 996(cm/s)thì gia tốc của vật là10 (cm/s ) π 2 Lấyg π = 2 = 10m/s2, độ biến dạng của con lắc lò xo ở vị trí cân bằng là bao nhiêu ………
………
………
………
Bài 14: Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương thẳng đứng Chiều dài tự nhiên của lò xo là ℓ0 = 30cm, còn trong khi dao động chiều dài biến thiên từ 32cm đến 38cm Lấy g = 10m/s2 Tính vận tốc cực đại của vật nặng Bài 15: Một con lắc lò xo thẳng đứng có k = 100N/m, m = 100g, lấy g = π2 = 10m/s2 Từ vị trí cân bằng kéo vật xuống một đoạn 1cm rồi truyền cho vật vận tốc đầu 10π√3 cm/s hướng thẳng đứng Tỉ số thời gian lò xo nén và giãn trong một chu kỳ là? ………
………
………
………
Bài 16: Một con lắc lò xo gồm vật có m = 500 g, lò xo có độ cứng k = 50 N/m dao động thẳng đứng với biên độ 12 cm Lấy g = 10 m/s2 Khoảng thời gian lò xo bị dãn trong một chu kì là bao nhiêu ? Bài 17: Một con lắc lò xo có chiều dài tự nhiên l o = 30 cm Khi vật dao động thì chiều dài biến thiên từ 32cm đến 38cm Lấy g = 10m/s2 Tính vận tốc cực đại của vật nặng (ĐS : 30 2 cm/s) Bài 18: Vật nặng khối lượng m = 3 kg được treo vào lò xo thẳng đứng Ban đầu giữ vật sao cho lò xo không biến dạng rồi thả nhẹ, vật di xuống một đoạn 10 cm rồi đổi chiều chuyển động Tính tốc độ của vật khi nó ở vị trí cách vị trí xuất phát 5 cm (ĐS : v 0,7m/s = ) ………
Trang 7………
………
Trắc Nghiệm Câu 1: Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm vật nặng khối lượng m = 0,5 kg Lò xo có độ cứng k = 0,5 N/m đang dao động điều hòa Khi vận tốc của vật là 200 cm/s thì gia tốc của nó bằng 2 3 m/s2 Biên độ dao động của vật là
A 20 3 m B 16 m C 8 m D 4 m ………
………
………
………
Câu 2: Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm vật nặng khối lượng m = 100 g đang dao động điều hòa Vận tốc của vật khi qua vị trí cân bằng là 10π cm/s và gia tốc cực đại của vật là 4 m/s2 Lấy π2 ≈ 10 Độ cứng lò xo là A 625 N/m B 160 N/m C 16 N/m 6 25 N/m Câu 3: Treo một vật có khối lượng 1 kg vào một lò xo có độ cứng k = 98 N/m Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng, về phía dưới cách vị trí cân bằng 5 cm rồi thả ra Gia tốc cực đại của dao động điều hòa của vật là A 0,05 m/s2 B 0,1 m/s2 C 2,45 m/s2 D 4,9 m/s2 ………
………
………
………
Câu 4: Một con lắc lò xo gồm một vật nặng có khối lượng m = 400 g, một lò xo có độ cứng k = 80 N/m, chiều dài tự nhiên ℓ0 = 25 cm được đặt trên một mặt phẳng nghiêng có góc α = 300 so với mặt phẳng nằm ngang Đầu trên của lò xo gắn vào một điểm cố định, đầu dưới gắn với vật nặng Lấy g =10m/s2 Chiều dài của lò xo khi vật ở vị trí cân bằng là
A 21 cm B 25,5 cm C 27,5 cm D 29,5 cm Câu 5: Treo một vật có khối lượng m vào một lò xo có độ cứng k thì vật dao động với chu kì 0,2 s Nếu treo thêm gia trọng Δm = 225g vào lò xo trên thì hệ vật và gia trọng dao động với chu kì 0,3 s Cho π2 = 10 Lò xo đã cho có độ cứng là A 4 10 N/m B 180 N/m C 400 N/m D không xác định Câu 6: Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng m = 0,1 kg và lò xo có động cứng k = 40 N/m Khi thay m bằng m’ = 0,16 kg thì chu kì của con lắc tăng A 0,0038 s B 0,0083 s C 0,083 s D 0,038 s ………
………
………
………
Câu 7: Một con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m và độ cứng k, dao động điều hòa Nếu tăng độ cứng của lò xo lên gấp hai lần và giảm khối lượng vật nặng một nửa thì tần số dao động của vật A tăng 4 lần B giảm 4 lần C tăng 2 lần D giảm 2 lần ………
Trang 8………
………
………
Câu 9: Vật có khối lượng 0,4 kg treo vào lò xo có độ cứng k = 80 N/m Dao động theo phương thẳng đứng với biên độ 10 cm Gia tốc cực đại của vật là A 5 m/s2 B 10 m/s2 C 20 m/s2 D -20 m/s2 Câu 10: Vật có khối lượng m = 100 g treo vào lò xo có độ cứng k = 40 N/m Kéo vật xuống dưới VTCB 1 cm rồi truyền cho vật vận tốc 20 cm/s hướng thẳng lên để vật dao động điều hòa Biên độ dao động của vật là:
A 2cm B 2 cm C 2 2cm D không có kết quả ………
………
………
Câu 11: Một lò xo khi chưa treo vật gì vào thì có chiều dài bằng 10 cm Sau khi treo vật có khối lượng m = 1 kg lò xo dài 20 cm Khối lượng lò xo xem như không đáng kể, g = 9,8 m/s2 Độ cứng k của lò xo là A 9,8 N/m B 10 N/m C 49 N/m D 98 N/m ………
………
………
………
Câu 12( Cao Đẳng – 2007): Một con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m và lò xo có độ cứng k không đổi, dao động điều hoà Nếu khối lượng m = 200g thì chu kì dao động của con lắc là 2s Để chu kì con lắc là 1s thì khối lượng m bằng
A 100 g B 200 g C 800 g D 50 g ………
………
………
Câu 13: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, độ cứng k = 80N/m, vật nặng khối lượng m = 200g dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với biên độ A = 5cm, lấy g = 10m/s2 Trong một chu kỳ T, thời gian lò xo giãn là:
A 15 π (s); B 30 π (s); C 12 π (s); D 24 π (s); Câu 14: Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng K = 100 N/m, vật nặng có khối lượng m = 100g treo trên giá cố định.Con lắc dao động điều hoà với biên độ A =2 2cm theo phương thẳng đứng Lấyg =10 m/s 2, 2=10 Chọn gốc toạ độ ở vị trí cân bằng, Tại vị trí lò xo giãn 3cm thì vận tốc của vật có độ lớn là: π A 20π m/s B 2π cm/s C 20π cm/s D 10π cm/s ………
………
Trang 9………
………
Câu 15: Một vật có khối lượng 250g treo vào lò xo có độ cứng k = 100 N/m Đưa vật đến vị trí cách vị trí cân bằng 2 cm rồi truyền cho vật vận tốc 40 3m/s hướng về vị trí cân bằng Biên độ dao động của vật là bao nhiêu? A 3cm B 2 3cm C 2 cm D 4 cm ………
………
………
………
Câu 16: Con lắc lò xo treo thẳng đứng, dao động điều hòa với phương trình x = 2cos20t (cm) Chiều dài tự nhiên của lò xo là l 0 = 30cm, lấy g = 10m/s2 Chiều dài nhỏ nhất và lớn nhất của lò xo trong quá trình dao động lần lượt là A 28,5cm và 33cm B 31cm và 36cm C 30,5cm và 34,5cm D 32cm và 34cm ………
………
………
………
Câu 17 (ĐH Khối A – 2007): Một con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m và lò xo có độ cứng k, dao động điều hòa Nếu tăng độ cứng k lên 2 lần và giảm khối lượng m đi 8 lần thì tần số dao động của vật sẽ A tăng 2 lần B giảm 2 lần C giảm 4 lần D tăng 4 lần ………
………
………
………
Câu 18 (CĐ – 2008): Một con lắc lò xo gồm viên bi nhỏ có khối lượng m và lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng k, dao động điều hoà theo phương thẳng đứng tại nơi có gia tốc rơi tự do là g Khi viên bi ở vị trí cân bằng, lò xo dãn một đoạn Δl Chu kỳ dao động điều hoà của con lắc này là: A g 2π l Δ B 2π g l Δ C 1 m / k 2π D 1 k / m 2π Câu 19 (ĐH Khối A – 2008): Một con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng 20 N/m và viên bi có khối lượng 0,2 kg dao động điều hòa Tại thời điểm t, vận tốc và gia tốc của viên bi lần lượt là 20 cm/s và 2 3 m/s2 Biên độ dao động của viên bi là A 16cm B 4 cm C 4 3cm D 10 3cm ………
………
Câu 20: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng, khi vật treo cân bằng thì lò xo giãn 3cm Trong quá trình dao động chiều dài
lò xo biến thiên từ 32cm đến 44cm Thời gian lò xo bị nén trong một chu kì là :
A 2T
B T
C T
D T
Trang 10………
………
Câu 21: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng Thời gian để vật đi từ vị trí thấp nhất đến cao nhất trong mỗi dao động là 0,25s Khối lượng vật nặng là 400g Lấy g =10 m/s 2,π2=10 Tìm độ cứng lò xo A 640 N/m B 25 N/m C 64 N/m D 32 N/m Câu 22: Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động với tần số góc 10 rad/s, lấy g =10 m/s 2 thì tại VTCB lò xo giãn : A 8 cm B 6 cm C 10 cm D 5 cm ………
………
………
………
Câu 23: Một con lắc lò xo thẳng đứng gồm vật nặng khối lượng m = 0,4 g đang dao động điều hòa Tại VTCB người ta truyền cho quả cầu vận tốc 60 cm/s hướng xuống Lấy π2 ≈ 10 Biên độ con lắc là A 6 cm B 0,5 cm C 0,6 m D.0,5 m Câu 24: Một con lắc lò xo thẳng đứng dao động đều hòa với chu kỳ 5 s π Trong quá trình dao động độ dài con lắc biến thiên từ 20 cm đến 30 cm Lấy g = 10 m/s2 Tìm chiều dài tự nhiên lò xo : A 48 cm B 15 cm C 42 cm D 40 cm ………
………
………
………
Câu 25: Một con lắc lò xo thẳng đứng dao động đều hòa với tần số 1 Hz, biên độ 4 cm Nếu lúc ban đầu vật qua VTCB thì quãng đường vật đi được trong 1,25s đầu tiên là bao nhiêu ? A 10 cm B 15 cm C 5 cm D 20 cm ………
………
………
………
Câu 26 (CĐ – 2009): Một con lắc lò xo treo thẳng đứng dao động điều hòa với chu kì 0,4 s Khi vật ở vị trí cân bằng, lò xo dài 44 cm Lấy g = π2 (m/s2) Chiều dài tự nhiên của lò xo là A 36cm B 40cm C 42cm D 38cm ………
………
………