Lý thuyết Mô tả dao động điều hòa (Kết nối tri thức 2024) Vật lí 11

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 2: Mô tả dao động điều hòa

A. Lý thuyết Mô tả dao động điều hòa

I. Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa

- Li độ: x là độ dịch chuyển từ VTCB đến vị trí của vật tại thời điểm t

- Biên độ: A là độ dịch chuyển cực đại của vật tính từ VTCB

- Chu kì: T là khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động

- Tần số: f là số dao động mà vật thực hiện được trong một giây

$$f=\frac{1}{T}$$

Đơn vị của tần số: $\frac{1}{s}$, gọi là Héc (Kí hiệu Hz)

- Tần số góc: $\omega$

$\omega T=2\pi$ hay $\omega =\frac{2\pi }{T}$ (rad/s)

- Biên độ, chu kì, tần số và tần số góc là những đại lượng không đổi, không phụ thuộc vào thời điểm quan sát. Với các vật khác nhau thì các đại lượng này khác nhau. Vì thế chúng là những đại lượng đặc trưng cho dao động điều hòa

II. Pha ban đầu. Độ lệch pha

1. Pha ban đầu

- Pha ban đầu $\phi$ cho biết tại thời điểm bắt đầu quan sát vật dao động điều hòa ở đâu và sẽ đi về phía nào

- Pha ban đầu có giá trị nằm trong khoảng từ $-\pi$ đến $\pi$

2. Độ lệch pha giữa hai dao động cùng chu kì

- Độ lệch pha là đại lượng không đổi, không phụ thuộc vào thời điểm quan sát

${\phi }_1>{\phi }_2$ thì dao động 1 sớm pha hơn dao động 2

${\phi }_1<{\phi }_2$ thì dao động 1 trễ pha hơn dao động 2

${\phi }_1={\phi }_2$ thì dao động 1 cùng (đồng) pha với dao động 2

${\phi }_1={\phi }_2+\pi$ thì dao động 1 ngược pha với dao động 2

Sơ đồ tư duy về 'Mô tả dao động điều hòa'

B. Trắc nghiệm Mô tả dao động điều hòa

Câu 1: Cho một chất điểm dao động điều hòa với phương trình: . Pha ban đầu của dao động nhận giá trị nào sau đây

A. $\frac{-4\pi }{3}$rad.                  

B. $\frac{4\pi }{3}$rad.                    

C. $\frac{-5\pi }{6}$rad.                   

D. $\frac{\pi }{3}$rad.

Câu 2: Một vật dao động điều hòa với tần số góc bằng $2\pi rad/s$ trên quỹ đạo dài 8 cm. Biết pha ban đầu của dao động là $\frac{\pi }{3}rad.$Li độ của vật ở thời điểm t = 0,25 s kể từ lúc bắt đầu dao động có giá trị bằng:

A. -2√3cm

B. 2√3cm

C. 4√3cm

D. -4√3cm

Câu 3: Cho một chất điểm M chuyển động tròn đều trên đường tròn có bán kính bằng 8 cm với vận tốc góc bằng 300 vòng/phút. Gọi P là hình chiếu của M xuống một đường thẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo. Biên độ và chu kì dao động của điểm P tương ứng là

A. 4 cm; 10 s.       

B. 8 cm; 10 s.      

C. 8 cm; 0,2 s.        

D. 8 cm; 0,2 s.

Câu 4: Hai dao động điều hòa có cùng pha dao động. Điều nào sau đây là đúng khi nói về li độ của chúng:

A. Luôn luôn cùng dấu.                                   

B. Luôn luôn bằng nhau.

C. Luôn luôn trái dấu.                                      

D. Có li độ bằng nhau nhưng trái dấu.

Câu 5. Cho hai dao động điều hoà lần lượt có phương trình:  và $x_2=A_2\sin \left(\omega t\right)cm$. Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Dao động thứ nhất cùng pha với dao động thứ hai.

B. Dao động thứ nhất ngược pha với dao động thứ hai.

C. Dao động thứ nhất vuông pha với dao động thứ hai.

D. Dao động thứ nhất trễ pha so với dao động thứ hai.

Câu 6: Một vật dao động với phương trình x = 5cos(4πt + $\frac{\pi }{6}$) cm. Tại thời điểm t = 1 s hãy xác định li độ của dao động.

A. 2,5 cm.                     

B. 5 cm.                        

C. 2,5√3 cm.               

D. 2,5√2 cm.

Câu 7: Pha của dao động được dùng để xác định

A. trạng thái dao động.  

B. biên độ dao động.     

C. chu kì dao động.       

D. tần số dao động.

Câu 8: Một vật dao động điều hòa trên quỹ đạo dài 6cm. Biết cứ 2s vật thực hiện được một dao động, tại thời điểm ban đầu vật đang ở vị trí biên dương. Xác định phương trình dao động của vật.

A. x = 3cos(πt + π) cm.  

B. x = 3cos(πt) cm.        

C. x = 6cos(πt + π) cm.  

D. x = 6cos(πt) cm.

Câu 9: Phương trình vận tốc của vật là: v = Aωcos(ωt). Phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Gốc thời gian lúc vật có li độ x = -A

B. Gốc thời gian lúc vật có li độ x = A

C. Gốc thời gian lúc vật đi qua VTCB theo chiều dương.

D. Cả A và B đều đúng.

Câu 10: Một vật dao động điều hòa với biên độ bằng 4 cm. Khi pha của dao động bằng $\frac{\pi }{3}$ thì li độ của vật bằng:

A. 2 cm.     

B. 4 cm.                 

C. - 2 cm.             

D. - 4 cm.