40 câu Trắc nghiệm Năng lượng trong dao động điều hoà (có đáp án 2024) – Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo

Bộ 40 câu hỏi trắc nghiệm Bài 3: Năng lượng trong dao động điều hoà Vật Lí 11 (có đáp án) đầy đủ các mức độ sách Chân trời sáng tạo giúp học sinh ôn luyện trắc nghiệm Vật Lí 11 Bài 3.

1 122 lượt xem


Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 3: Năng lượng trong dao động điều hoà

A. Lý thuyết Năng lượng trong dao động điều hoà

1. Thế năng trong dao động điều hòa

a. Biểu thức của thế năng trong dao động điều hòa

- Thế năng trong dao động điều hòa được tính theo công thức:

Wt=12mω2A2cos2(ωt+φ0)

Wtmax=12mω2A2 là giá trị cực đại của thế năng

b. Sự biến đổi của thế năng theo thời gian

- Thế năng trong dao động điều hòa biến đổi tuần hoàn theo thời gian với tần số góc bằng hai lần tần số góc của li độ

ω=2ω

2. Động năng trong dao động điều hòa

a. Biểu thức của động năng trong dao động điều hòa

- Động năng của vật dao động điều hòa được tính theo công thức

Wd=12mω2A2sin2(ωt+φ0)

Wdmax=Wtmax=12mω2A2 là giá trị cực đại của động năng

b. Sự biến đổi của động năng theo thời gian

- Động năng của vật dao động điều hòa biến đổi tuần hoàn theo thời gian với tần số góc bằng hai lần tần số góc của li độ theo công thức

ω=2ω

3. Sự chuyển hóa năng lượng và bảo toàn cơ năng trong dao động

a. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

 

Lý thuyết Năng lượng trong dao động điều hoà (Chân trời sáng tạo 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 1)

- Khi vật ở biên, độ lớn li độ cực đại và vận tốc bằng không, thế năng có giá trị cực đại còn động năng bằng không.

- Khi vật di chuyển từ vị trí biên về VTCB, độ lớn li độ giảm nên thế năng giảm và độ lớn vận tốc tăng nên động năng tăng

- Khi vật ở VTCB, li độ bằng 0 và độ lớn vận tốc cực đại, thế năng băng 0 và động năng có giá trị cực đại

- Khi vật di chuyển từ VTCB ra biên, độ lớn li độ tăng nên thế năng và độ lớn vận tốc giảm nên động năng giảm

- Trong quá trình vật dao động, động năng và thế năng luôn thay đổi và chuyển hóa qua lại với nhau

b. Sự bảo toàn cơ năng trong dao động điều hòa

- Công thức xác định cơ năng trong dao động điều hòa

W=Wt+Wd=12mω2A2

- Trong quá trình vật dao động điều hòa, thế năng và động năng biến đổi liên tục theo thời gian nhưng cơ năng luôn bảo toàn

Sơ đồ tư duy về “Năng lượng trong dao động điều hòa”

Lý thuyết Năng lượng trong dao động điều hoà (Chân trời sáng tạo 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 2)

B. Trắc nghiệm Năng lượng trong dao động điều hoà

Câu 1. Một chất điểm dao động điều hoà. Biết khoảng thời gian giữa năm lần liên tiếp động năng của chất điểm bằng thế năng của hệ là 0,4s. Tần số của dao động của chất điểm là

A. 2,5 Hz.

B. 3,125 Hz.

C. 5 Hz.

D. 6,25 Hz.

Thời gian giữa năm lần liên tiếp động năng bằng thế năng là:

4T4=0,4T=0,4sf=10,4=2,5Hz

Đáp án đúng là A

 

Câu 2: Cho một vật dao động điều hoà thực hiện 20 dao động trong 10 giây, khi vật qua vị trí cân bằng, tốc độ của vật là 16πcm/s. Chọn gốc thời gian là lúc vật ở vị trí có li độ 2 cm và đang chuyển động về vị trí cân bằng. Trong quá trình dao động, thế năng bằng ba lần động năng lần thứ hai kể từ khi bắt đầu chuyển động tại thời điểm nào?

A. t=124s.

B. t=18s.

C. t=524s.

D. t=724s.

Chu kì dao động: T=Δtn=1020=0,5s.

Tần số góc: ω=2πT=2π0,5=4πrad/s.

Biên độ dao động của vật: A=vmaxω=16π4π=4cm.

Vị trí vật có thế năng bằng ba lần động năng, suy ra: W=43Wtx=±32A.

Thời điểm thế năng bằng ba lần động năng lần thứ hai kể từ khi bắt đầu chuyển động ứng với vật chuyển động từ vị trí A2 đến biên âm và quay lại vị trí 32A là: t=T12+T4+T12=5T12=524s.

Đáp án đúng là C

Câu 3. Phương trình dao động điều hoà của một chất điểm dao động là: x=Acosωt+2π3cm. Biểu thức động năng của nó biến thiên theo thời gian là

Trắc nghiệm Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 3 (có đáp án): Năng lượng trong dao động điều hoà

Trắc nghiệm Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 3 (có đáp án): Năng lượng trong dao động điều hoà

Đáp án đúng là C

Câu 4. Chất điểm có khối lượng m1 = 50 g dao động điều hoà quanh vị trí cân bằng của nó với phương trình dao động x1=5cosπt+π6(cm). Chất điểm có khối lượng m2 = 100g dao động điều hoà quanh vị trí cân bằng của nó với phương trình dao động x2=5cosπtπ6(cm). Tỉ số cơ năng trong quá trình dao động điều hoà của chất điểm m1 so với chất điểm m2 bằng

A. 0,25.

B. 0,5.

C. 1.

D. 2.

Tỉ số cơ năng giữa hai con lắc là: W1W2=12m1ω12A1212m2ω22A22=1250.π2.5212100.π2.52=12

Đáp án đúng là B.

Câu 5. Một con lắc lò xo có cơ năng W=0,9J và biên độ dao động A = 15cm. Hỏi động năng của con lắc tại vị trí có li độ x=5(cm) là bao nhiêu?

A. 0,5 J

B. 0,8 J

C. 0,95 J

D. 1 J

Độ cứng của lò xo: W=12kA2k=2WA2=2.0,915.1022=80(N/m)

Động năng của con lắc tại vị trí x=5cm là:

Wđ=WWt=W12kx2=0,912.80.5.1022=0,8J

Đáp án đúng là B.

Câu 6. Một vật nhỏ khối lượng 0,10 kg dao động điều hoà theo phương trình x=8,0cos10,0t (x tính bằng cm; t tính bằng s). Động năng cực đại của vật là

A. 32 mJ.

B. 16 mJ.

C. 64 mJ.

D. 28 mJ.

Động năng cực đại = cơ năng = W=122A2=12.0,1.102.0,082=0,032J=32mJ

Đáp án đúng là A

Câu 7: Một vật dao động điều hoà theo chu kì T. Trong quá trình dao động, thế năng dao động có giá trị

A. không đổi.

B. biến thiên tuần hoàn theo chu kì T2.

C. biến thiên tuần hoàn theo chu kì T.

D. tăng theo thời gian.

Thế năng biến thiên tuần hoàn theo chu kì T/2.

Đáp án đúng là B

Câu 8: Khi nói về một vật dao động điều hoà với biên độ A và tần số f, trong những phát biểu dưới đây:

(1) Cơ năng biến thiên tuần hoàn với tần số 2f.

(2) Cơ năng bằng thế năng tại thời điểm vật ở biên.

(3) Cơ năng tỉ lệ thuận với biên độ dao động.

(4) Khi vật đi từ vị trí cân bằng ra biên, thế năng giảm, động năng tăng.

(5) Khi vật đi từ biên về vị trí cân bằng, thế năng giảm, động năng tăng.

Số phát biểu đúng là

A. 1.

B. 3.

C. 2 .

D. 4.

Các phát biểu đúng: (2), (5).

(3) – sai vì cơ năng tỉ lệ thuận với bình phương biên độ.

(4) – sai vì khi đi từ VTCB ra biên thì thế năng tăng, động năng giảm.

Đáp án đúng là C

Câu 9: Một vật dao động điều hoà có phương trình li độ là x=5cos10t (x tính bằng cm, t tính bằng s). Động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn với tần số góc bằng bao nhiêu?

A. 10 rad/s.

B. 10t rad/s.

C. 5 rad/s.

D. 20 rad/s.

Các phát biểu đúng: (2), (5).

(3) – sai vì cơ năng tỉ lệ thuận với bình phương biên độ.

(4) – sai vì khi đi từ VTCB ra biên thì thế năng tăng, động năng giảm.

Đáp án đúng là C

Câu 10: Tỉ số thế năng và cơ năng của một vật dao động điều hoà tại thời điểm tốc độ của vật bằng 25% tốc độ cực đại là bao nhiêu?

A. 1516.

B. 116.

C. 14.

D. 34.

Ta có: v=0,25vmaxWd=0,252W16πcm/s..

Suy ra: Wt=WWd=1516W

Đáp án đúng là A

Câu 11. Một con lắc đơn gồm quả cầu có khối lượng 400 (g) và sợi dây treo không dãn có trọng lượng không đáng kể, chiều dài 0,1 (m) được treo thẳng đứng ở điểm A. Biết con lắc đơn dao động điều hoà, tại vị trí có li độ góc 0,075 (rad) thì có vận tốc 0,0753 (m/s). Cho gia tốc trọng trường 10 (m/s2). Cơ năng của dao động là

A. 3,5 mJ.

B. 4,5 mJ.

C. 5,7 mJ.

D. 9,1 mJ.

Cơ năng của dao động được tính bởi công thức:

W=mgl2α2+mv22=0,4.10.0,12.0,0752+0,4.0,075322=4,5.103J

Đáp án đúng là B.

Câu 12. Một con lắc đơn có khối lượng 2 kg và có độ dài 4 m, dao động điều hòa ở nơi có gia tốc trọng trường 9,8 m/s2. Cơ năng dao động của con lắc là 0,2205 J. Biên độ góc của con lắc bằng

A. 4,30

B. 0,70

C. 1,30

D. 2,10

Ta có: W=mgl2αmax2αmax=2Wmgl=2.0,22052.9,8.4=0,075rad4,30

Đáp án đúng là A.

1 122 lượt xem