Trắc nghiệm Vật lí 11 Cánh diều bài 3: Năng lượng trong dao động điều hòa

Câu 1: Thông hiểu

Chọn kết luận đúng

Con lắc lò xo ngang dao động điều hòa, vận tốc của vật bằng không khi vật chuyển động qua

A.
vị trí vật có li độ cực đại.
B.
vị trí cân bằng.
C.
vị trí mà lò xo không bị biến dạng.
D.
vị trí mà lực đàn hồi của lò xo bằng không.

Hướng dẫn:

Với con lắc lò xo nằm ngang, vân tốc của vật sẽ bằng 0 khi con lắc chuyển động ra biên => Vị trí vật có li độ cực đại.

Câu 2: Vận dụng

Tính thời gian ngắn nhất

Một con lắc lò xo nằm ngang gồm vật có khối lượng $1 kg$ và lò xo có độ cứng $100π^2 N/m$ . Từ vị trí cân bằng kéo vật theo phương ngang một đoạn $A$ , rồi thả nhẹ cho vật dao động điều hòa. Sau khoảng thời gian ngắn nhất bằng bao nhiêu, kể từ lúc thả vật thì động năng vật bằng 3 lần thế năng đàn hồi lò xo?

A.
$\frac{1}{{15}}\left( s ight)$
B.
$\frac{1}{{30}}\left( s ight)$
C.
$\frac{2}{{15}}\left( s ight)$
D.
$\frac{1}{{60}}\left( s ight)$

Hướng dẫn:

Ta có:

$\begin{matrix} {x_1} = A \hfill \\ {W_t} = \dfrac{1}{3}{W_d} = \dfrac{1}{4}W \hfill \\ \end{matrix}$

$\Rightarrow \frac{{k{x^2}}}{2} = \frac{1}{4}\frac{{k{A^2}}}{2} \Leftrightarrow {x_2} = \pm \frac{A}{2}$

Lần đầu ${W_t} = 3{W_d}$ là đi từ $x = A$

$x= \frac{A}{2} \Rightarrow {t_2} = \frac{1}{6}T = \frac{1}{6}.2\pi .\sqrt {\frac{m}{k}} = \frac{1}{{30}}\left( s ight)$

Câu 3: Nhận biết

Chọn đáp án đúng

Con lắc đơn (chiều dài không đổi), dao động với biên độ nhỏ có chu kỳ phụ thuộc vào

A.
khối lượng của con lắc.
B.
trọng lượng của con lắc.
C.
tỉ số giữa khối lượng và trọng lượng của con lắc.
D.
khối lượng riêng của con lắc.

Hướng dẫn:

Người ta đã chứng minh được chu kì dao động của con lắc đơn không phụ thuộc vào biên độ dao động mà chỉ phụ thuộc vào chiều dài dây treo và gia tốc rơi tự do tại nơi treo con lắc: $T = 2\pi \sqrt {\frac{m}{k}}$ .

Câu 4: Thông hiểu

Tính cơ năng của vật

Một con lắc đơn có chiều dài $l = 1m$ , đầu trên treo vào trần nhà, đầu dưới gắn với vật có khối lượng $m = 0,1kg$ . Kéo vật ra khỏi vị trí cân bằng một góc $α = 45^ο$ và buông tay không vận tốc đầu cho vật dao động. Biết $g = 10 m/s^2$ . Hãy xác định cơ năng của vật?

A.
$0.5J$
B.
$0,3J$
C.
$0,319J$
D.
$0,293J$

Hướng dẫn:

Ta có:

$\begin{matrix} W = {W_t}_{\max } = mgl\left( {1 - \cos \alpha } ight) \hfill \\ = 0,1.10.1.\left( {1 - \cos {{45}^0}} ight) = 0,293\left( J ight) \hfill \\ \end{matrix}$

Câu 5: Nhận biết

Tính cơ năng dao động

Một con lắc lò xo gồm vật nặng khối lượng $0,4 kg$ gắn vào đầu lò xo có độ cứng $40 N/m$ . Người ta kéo quả nặng ra khỏi VTCB một đoạn $4 cm$ rồi thả nhẹ cho nó dao động. Cơ năng dao động của con lắc là:

A.
$E = 3,2 J$
B.
$E = 320 J$
C.
$E = 3,2.10^{-2 }J$
D.
$E = 6,4.10^{-2 }J$

Hướng dẫn:

Ta có:

Biên độ dao động: $A = 4cm$

Suy ra cơ năng dao động của con lắc là: $E = \frac{1}{2}k{A^2} = \frac{1}{2}.40.0,04 = 3,{2.10^{ - 2}}\left( J ight)$

Câu 6: Thông hiểu

Tính động năng cực đại của vật

Một vật có khối lượng $50 g$ , dao động điều hòa với biên độ $4 cm$ và tần số góc $3 rad/s$ . Động năng cực đại của vật là

A.
$3,6.10^{-4} J.$
B.
$3,6 J.$
C.
$7,2.10^{-4} J.$
D.
$7,2 J.$

Hướng dẫn:

Tại vị trí cân bằng vật có tốc độ cực đại và độ cao bằng 0 do đó

$\begin{matrix} {W_d} = \dfrac{1}{2}m{v^2}_{\max } = \dfrac{1}{2}m{\omega ^2}.{A^2} \hfill \\ = \dfrac{1}{2}{.50.10^{ - 3}}.{\left( {0,04} ight)^2}{.3^2} = 3,{6.10^{ - 4}}\left( J ight) \hfill \\ \end{matrix}$