Đề ôn tập môn Vật lí 12 - Đại cương con lắc lò xo

Nội dung text: Đề ôn tập môn Vật lí 12 - Đại cương con lắc lò xo

1. ĐẠI CƯƠNG CLLX I. Tần số gúc, chu kỡ, tần số k m k 2m 11 k Tần số gúc  ; chu kỳ: T2 ; tần số: f m  k T 22 m Trong đú: k là độ cứng của lũ xo (N/m) m: Khối lượng của vật (kg)  Với con lắc lũ xo thẳng đứng cũn đc tớnh giỏn tiếp: k g 2 ở vị trớ cõn bằng: P = Fđh mg = k. ℓ = =  m l g 2l 11 g Tần số gúc  ; chu kỳ: T2 ; tần số: f O l  g T 22l l là độ biến dạng của lũ xo ở VTCB x * Chỳ ý: Lũ xo k gắn vật nặng m1 chu kỳ T1, m2 chu kỳ T2 2 2 2 2 =>Chu kỳ của vật: m = m1 + m2 + + mn là: T T1 T2 Tn  Điều kiện dao động điều hoà: Bỏ qua ma sỏt, lực cản và vật dao động trong giới hạn đàn hồi II. Năng lượng dao động của con lắc lũ xo 1 + Động năng: W = mv2 = m2A2 sin2(t + ) đ 2 2 2 2 2 2 + Thế năng: Wt = kx = m A cos (t + ), (với k = m ) 2 2 2 + Cơ năng: W = Wđ + Wt = kA = m A = Wđmax = Wtmax = const. A vmax A Vị trớ: Wđ = n.Wt => x , Vận tốc đạt được: Wt = m.Wđ => v n 1 m 1 m 1 *Chỳ ý: + Khi Wđ = Wt => A/ 2 khoảng thời gian giữa hai lần Wđ = Wt liên tiếp là Δt = T/4. +Trong dao động điều hoà, thế năng và động năng biến thiên với '2 , chu kỳ T’ = T/2và tần số f’ = 2f. III. Bài tập vận dụng Cõu 1 (ĐH -2012): Tại nơi cú gia tốc trọng trường là g, một con lắc lũ xo treo thẳng đứng đang dao động đều hũa. Biết tại vị trớ cõn bằng của vật độ dón của lũ xo là l . Chu kỡ dao động của con lắc này là g 1 l 1 g l A. 2 B. C. D. 2 l 2 g 2 l g Cõu 2(THQG-15): Một con lắc lũ xo cú khối lượng vật nhỏ là m dao động điều hũa theo phương ngang với phương trỡnh x = Acosωt. Mốc tớnh thế năng ở vị trớ cõn bằng. Cơ năng của con lắc là 1 1 A. mωA2. B. mA 2 . C. mA22. D. mA22. 2 2 Cõu 3(THQG-15): Một con lắc lũ xo gồm một vật nhỏ khối lượng m và lũ xo cú độ cứng k. Con lắc dao động điều hũa với tần số gúc là m k m k A. 2 . B. 2 . C. . D. . k m k m Cõu 4(CĐ-2013): Một con lắc lũ xo cú độ cứng 40 N/m dao động điều hũa với chu kỳ 0,1 s. Lấy 2 = 10. Khối lượng vật nhỏ của con lắc là A. 12,5 g B. 5,0 g C. 7,5 g D. 10,0 g.
2. Cõu 5(ĐH – 2007): Một con lắc lũ xo gồm vật cú khối lượng m và lũ xo cú độ cứng k, dao động điều hũa. Nếu tăng độ cứng k lờn 2 lần và giảm khối lượng m đi 8 lần thỡ tần số dao động của vật sẽ A. tăng 2 lần. B. giảm 2 lần. C. giảm 4 lần. D. tăng 4 lần. Cõu 6(CĐ 2007): Một con lắc lũ xo gồm vật cú khối lượng m và lũ xo cú độ cứng k khụng đổi, dao động điều hoà. Nếu khối lượng m = 200 g thỡ chu kỡ dao động của con lắc là 2 s. Để chu kỡ con lắc là 1 s thỡ khối lượng m bằng A. 200 g B. 100 g C. 50 g. D. 800 g Cõu 7(ĐH-2013): Một con lắc lũ xo cú khối lượng vật nhỏ là m300g1 dao động điều hũa với chu kỡ 1s. Nếu thay vật nhỏ cú khối lượng m1 bằng vật nhỏ cú khối lượng m2 thỡ con lắc dao động với chu kỡ 0,5s. Giỏ trị m2 bằng A. 100 g B. 150g C. 25 g D. 75 g. Cõu 8(CĐ 2009): Một con lắc lũ xo treo thẳng đứng dao động điều hũa với chu kỡ 0,4 s. Khi vật ở vị trớ cõn bằng, lũ xo dài 44 cm. Lấy g = 2 (m/s2). Chiều dài tự nhiờn của lũ xo là A. 36cm B. 40cm. C. 42cm D. 38cm Cõu 9(CĐ 2009): Một con lắc lũ xo đang dao động điều hũa theo phương ngang với biờn độ 2 cm. Vật nhỏ của con lắc cú khối lượng 100 g, lũ xo cú độ cứng 100 N/m. Khi vật nhỏ cú vận tốc 1010 cm/s thỡ gia tốc của nú cú độ lớn là A. 4 m/s2 B. 10 m/s2. C. 2 m/s2 D. 5 m/s2 Cõu 10(CĐ 2009): Một con lắc lũ xo (độ cứng của lũ xo là 50 N/m) dao động điều hũa theo phương ngang. Cứ sau 0,05 s thỡ vật nặng của con lắc lại cỏch vị trớ cõn bằng một khoảng như cũ. Lấy 2 = 10. Khối lượng vật nặng của con lắc bằng A. 250 g B. 100 g C. 25 g D. 50 g. Cõu 11(ĐH – 2008): Một con lắc lũ xo gồm lũ xo cú độ cứng 20 N/m và viờn bi cú khối lượng 0,2 kg dao động điều hũa. Tại thời điểm t, vận tốc và gia tốc của viờn bi lần lượt là 20 cm/s và 23 m/s2. Biờn độ dao động của viờn bi là A. 16cm B. 4 cm. C. 43cm D. 10 3 cm Cõu 12(CĐ-2013): Một con lắc lũ xo gồm lũ xo cú độ cứng k và vật nhỏ cú khối lượng 250 g, dao động điều hũa dọc theo trục Ox nằm ngang (vị trớ cõn bằng ở O). Ở li độ -2cm, vật nhỏ cú gia tốc 8 m/s2. Giỏ trị của k là A. 120 N/m B. 20 N/m C. 100 N/m. D. 200 N/m Cõu 13(CĐ 2011): Một con lắc lũ xo gồm quả cầu nhỏ khối lượng 500g và lũ xo cú độ cứng 50N/m. Cho con lắc dao động điều hũa trờn phương nằm ngang. Tại thời điểm vận tốc của quả cầu là 0,1 m/s thỡ gia tốc của nú là - 3 m/s2. Cơ năng của con lắc là: A. 0,04 J B. 0,02 J C. 0,01 J. D. 0,05 J Cõu 14. (Đề thi ĐH – CĐ năm 2010)Vật nhỏ của một con lắc lũ xo dao động điều hũa theo phương ngang, mốc thế năng tại vị trớ cõn bằng. Khi gia tốc của vật cú độ lớn bằng một nửa độ lớn gia tốc cực đại thỡ tỉ số giữa động năng và thế năng của vật là 1 1 A. B. 3. C. 2 D. 2 3 Cõu 15(CĐ - 2010): Một con lắc lũ xo gồm một vật nhỏ và lũ xo nhẹ cú độ cứng 100 N/m. Con lắc dao động đều hũa theo phương ngang với phương trỡnh x Acos(wt ). Mốc thế năng tại vị trớ cõn bằng. Khoảng thời gian giữa hai lần liờn tiếp con lắc cú động năng bằng thế năng là 0,1 s. Lấy 2 10 . Khối lượng vật nhỏ bằng A. 400 g. B. 40 g C. 200 g D. 100 g Cõu 16(ĐH - 2009): Một con lắc lũ xo gồm lũ xo nhẹ và vật nhỏ dao động điều hũa theo phương ngang với tần số gúc 10 rad/s. Biết rằng khi động năng và thế năng (mốc ở vị trớ cõn bằng của vật) bằng nhau thỡ vận tốc của vật cú độ lớn bằng 0,6 m/s. Biờn độ dao động của con lắc là A. 6 cm B. 62cm. C. 12 cm D. 12 2 cm
3. Cõu 17(CĐ - 2010): Một con lắc lũ xo gồm viờn bi nhỏ và lũ xo nhẹ cú độ cứng 100 N/m, dao động điều hũa với biờn độ 0,1 m. Mốc thế năng ở vị trớ cõn bằng. Khi viờn bi cỏch vị trớ cõn bằng 6 cm thỡ động năng của con lắc bằng A. 0,64 J B. 3,2 mJ C. 6,4 mJ D. 0,32 J. Cõu 18(ĐH - 2009): Một con lắc lũ xo dao động điều hũa. Biết lũ xo cú độ cứng 36 N/m và vật nhỏ cú khối lượng 100g. Lấy 2 = 10. Động năng của con lắc biến thiờn theo thời gian với tần số. A. 6 Hz. B. 3 Hz C. 12 Hz D. 1 Hz Cõu 19(ĐH - 2009): Một con lắc lũ xo cú khối lượng vật nhỏ là 50 g. Con lắc dao động điều hũa theo một trục cố định nằm ngang với phương trỡnh x = Acost. Cứ sau những khoảng thời gian 0,05 s thỡ động năng và thế năng của vật lại bằng nhau. Lấy 2 =10. Lũ xo của con lắc cú độ cứng bằng A. 50 N/m. B. 100 N/m C. 25 N/m D. 200 N/m Cõu 20(CĐ -2012): Con lắc lũ xo gồm một vật nhỏ cú khối lượng 250g và lũ xo nhẹ cú độ cứng 100 N/m dao động điều hũa dọc theo trục Ox với biờn độ 4 cm. Khoảng thời gian ngắn nhất để vận tốc của vật cú giỏ trị từ -40 cm/s đến 40 3 cm/s là A. s. B. s C. D. s 40 120 20 60 Cõu 21(CĐ-2013): Một con lắc lũ xo được treo thẳng đứng tại nơi cú gia tốc trọng trường g. Khi vật nhỏ ở vị trớ cõn bằng, lũ xo dón 4 cm. Kộo vật nhỏ thẳng đứng xuống dưới đến cỏch vị trớ cõn bằng 4 2 cm rồi thả nhẹ (khụng vận tốc ban đầu) để con lắc dao động điều hũa. Lấy 2 = 10. Trong một chu kỡ, thời gian lũ xo khụng dón là A. 0,05 s B. 0,13 s C. 0,20 s D. 0,10 s. Cõu 22(ĐH -2012): Một con lắc lũ xo gồm lũ xo nhẹ cú độ cứng 100 N/m và vật nhỏ khối lượng m. Con lắc dao động điều hũa theo phương ngang với chu kỡ T. Biết ở thời điểm t vật cú li độ 5cm, ở T thời điểm t+ vật cú tốc độ 50cm/s. Giỏ trị của m bằng 4 A. 0,5 kg B. 1,2 kg C.0,8 kg D.1,0 kg.