Trắc nghiệm Vật lí 11 Cánh diều bài 1: Dao động điều hòa

Câu 1: Nhận biết

Tìm phát biểu sai

Phát biểu nào sau đây sai? Khi một vật dao động điều hòa thì:

A.
vận tốc của vật biến thiên điều hòa theo thời gian.
B.
thế năng của vật biến thiên tuần hoàn theo thời gian.
C.
cơ năng của vật biến thiên tuần hoàn theo thời gian.
D.
động năng của vật biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

Hướng dẫn:

Trong dao động điều hòa có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng nhưng tổng của chúng là cơ năng thì không đổi.

Vậy câu sai là: "cơ năng của vật biến thiên tuần hoàn theo thời gian.'

Câu 2: Nhận biết

Chọn phương án đúng nhất

Pha ban đầu của dao động điều hoà phụ thuộc vào

A.
biên độ dao động.
B.
gốc thời gian và trục tọa độ.
C.
gốc thời gian.
D.
trục tọa độ.

Hướng dẫn:

Điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn có thể coi là hình chiều của một điểm M chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó.

Đối với phương trình dao động điều hòa $x = A\cos \left( {\omega t + \varphi } ight)$ ta quy ước chọn trục $x$ làm gốc để tính pha dao động và chiều tăng của pha tương ứng với chiều tăng của góc $\widehat {{P_1}OM}$ trong chuyển động tròn đều.

Vậy pha ban đầu của dao động điều hòa phụ thuộc vào gốc tọa độ và trục tọa độ.

Câu 3: Thông hiểu

Tính vận tốc cực đại

Một vật dao động điều hòa theo phương trình $x = 5\cos \pi t\left( {cm} ight)$ . Tốc độ của vật có giá trị cực đại là bao nhiêu?

A.
$–5π cm/s.$
B.
$5/π cm/s.$
C.
$5 cm/s.$
D.
$5π cm/s.$

Hướng dẫn:

Ta có:

$\begin{matrix} x = 5\cos \pi t \hfill \\ \Rightarrow v = x' = - 5\pi \sin \pi t \hfill \\ \Rightarrow {v_{\max }} = 5\pi \left( {cm/s} ight) \hfill \\ \end{matrix}$

Vậy tốc độ của vật có giá trị cực đại là ${v_{\max }} = 5\pi \left( {cm/s} ight)$

Câu 4: Nhận biết

Tính pha dao động

Một vật nhỏ dao động điều hòa theo phương trình $x = A\cos10t$ (t tính bằng s). Tại $t = 2 s$ , pha của dao động là:

A.
$10 \text{ }rad.$
B.
$40 \text{ }rad.$
C.
$20 \text{ }rad.$
D.
$5 \text{ }rad.$

Hướng dẫn:

Tại thời điểm $t=2s$ pha dao động là:

$\varphi = 10.2 = 20\left( {rad} ight)$

Câu 5: Thông hiểu

Tính quãng đường đi được của chất điểm

Một chất điểm dao động điều hòa dọc trục Ox với phương trình $x = 10\cos2πt (cm)$ . Quãng đường đi được của chất điểm trong một chu kì dao động là:

A.
$40 cm.$
B.
$30 cm.$
C.
$20 cm.$
D.
$10 cm.$

Hướng dẫn:

Ta có: $x = 10\cos2πt (cm)$ suy ra $A=10$

Quãng đường chất điểm đi được trong một chu kì là: $S = 4A = 40 cm$

Câu 6: Vận dụng

Chọn kết quả đúng

Một vật dao động điều hòa với biên độ $A$ và chu kì $T$ . Thời gian dài nhất để vật đi được quãng đường có độ dài $7A$ là:

A.
$\frac{3T}{4}$
B.
$\frac{T}{6}$
C.
$\frac{11T}{6}$
D.
$\frac{5T}{6}$

Hướng dẫn:

Ta có

$\begin{matrix} {t_{\max }} \leftrightarrow {s_{\min }} = 7A = \underbrace {3.2A}_{3.\frac{T}{2}} + \underbrace A_{\frac{T}{3}} \hfill \\ \Rightarrow {t_{\max }} = 3.\dfrac{T}{2} + \dfrac{T}{3} = \dfrac{{11T}}{6} \hfill \\ \end{matrix}$

Câu 7: Nhận biết

Chọn đáp án chính xác

Trong dao động điều hoà, vận tốc biến đổi như thế nào?

A.
Sớm pha ${\frac{\pi }{2}}$ so với li độ.
B.
Trễ pha ${\frac{\pi }{2}}$ so với li độ
C.
Ngược pha với li độ.
D.
Cùng pha với li độ.

Hướng dẫn:

Ta có:

$\begin{matrix} x = A\cos \left( {\omega t + \varphi } ight) \hfill \\ v = x' = - \omega A\sin \left( {\omega t + \varphi } ight) \hfill \\ = \omega A\cos \left( {\omega t + \varphi + \dfrac{\pi }{2}} ight) \hfill \\ \end{matrix}$

Vậy trong dao động điều hòa, vận tốc biến đổi sớm pha ${\frac{\pi }{2}}$ so với li độ.

Minh họa bằng hình vẽ như sau:

Dao động điều hòa

Câu 8: Thông hiểu

Xác định pha ban đầu của dao động

Một vật dao động điều hòa với phương trình dạng cos. Chọn gốc tính thời gian khi vật đổi chiều chuyển động và khi đó gia tốc của vật đang có giá trị dương. Pha ban đầu là:

A.
$-{\frac{\pi }{3}}$
B.
$π$
C.
$-{\frac{\pi }{2}}$
D.
${\frac{\pi }{2}}$

Hướng dẫn:

Vật đổi chiều chuyển động tại vị trí biên: $x = \pm A$

Gia tốc của vật đang có giá trị dương khi $x < 0 \Rightarrow x = - A$

Tại thời điểm ban đầu $t=0$ ta có:

$\begin{matrix} A\cos \varphi = - A \Rightarrow \cos \varphi = - 1 \hfill \\ \Rightarrow \varphi = \pi \hfill \\ \end{matrix}$

Vậy pha ban đầu của dao động là: $π$

Câu 9: Vận dụng

Tính tốc độ trung bình

Một vật nhỏ dao động điều hòa theo một quỹ đạo thẳng dài $14 cm$ với chu kì $1s$ . Từ thời điểm vật qua vị trí có li độ $3,5 cm$ theo chiều dương đến khi gia tốc của vật đạt giá trị cực tiểu lần thứ hai, vật có tốc độ trung bình gần nhất với giá trị nào sau đây?