Trắc nghiệm Bài 5: Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa - Vật lí 11 Kết nối tri thức
Đề bài
Một vật nhỏ thực hiện dao động điều hòa theo phương trình x = 5sin(2πt + π/2) (cm;s). Thế năng của vật đó biến thiên với tần số
-
A.
1Hz
-
B.
1,5Hz
-
C.
0,5Hz
-
D.
2Hz
Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo trục x nằm ngang. Lò xo có độ cứng 100N/m. khi vật có khối lượng m của con lắc đi qua vị trí có li độ x = 4cm theo chiều âm thì thế năng của con lắc là
-
A.
8J
-
B.
0,08J
-
C.
5J
-
D.
1J
Động năng trong dao động điều hoà biển đổi theo thời gian
-
A.
tuần hoàn với chu kỳ T
-
B.
như một hàm cosin
-
C.
Không đổi
-
D.
tuần hoàn với chu kỳ T/2
Một vật nhỏ dao động điều hòa dọc theo trục Ox . Khi vật cách vị trí cân bằng một đoạn 2 cm thì động năng của vật là 0,48 J. Khi vật cách vị trí cân bằng một đoạn 6 cm thì động năng của vật là 0,32 J. Biên độ dao động của vật bằng
-
A.
8 cm.
-
B.
14 cm.
-
C.
10 cm.
-
D.
12 cm.
Một vật dao động điều hoà với chu kỳ T, động năng của vật biến đổi theo thời gian
-
A.
Tuần hoàn với chu kỳ T.
-
B.
Tuần hoàn với chu kỳ 2T.
-
C.
Với một hàm sin hoặc cosin.
-
D.
Tuần hoàn với chu kỳ T/2.
Trong dao động điều hòa của một vật thì tập hợp ba đại lượng nào sau đây là không thay đổi theo thời gian
-
A.
Vận tốc, lực, năng lượng toàn phần.
-
B.
Biên độ, tần số, gia tốc.
-
C.
Biên độ, tần số, năng lượng toàn phần.
-
D.
Gia tốc, chu kỳ, lực.
Một vật có khối lượng m dao động điều hòa với biên độ A. Khi chu kì tăng 3 lần thì năng lượng của vật sẽ
-
A.
Tăng 3 lần.
-
B.
Giảm 9 lần.
-
C.
Tăng 9 lần.
-
D.
Giảm 3 lần.
Một chất điểm dao động điều hòa không ma sát. Khi vừa ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn S , động năng của chất điểm là 1,8 J. Đi tiếp một đoạn S nữa thì động năng chỉ còn 1,5 J và nếu đi thêm một đoạn S nữa thì động năng bây giờ là? Biết rằng vật chưa đổi chiều chuyển động.
-
A.
0,9 J.
-
B.
1,0 J.
-
C.
0,8 J.
-
D.
1,2 J.
Trong dao động điều hòa, ở vị trí nào thì động năng của con lắc có giá trị gấp n lần thế năng?
-
A.
\(x = \frac{A}{n}\).
-
B.
\(x = \frac{A}{{n + 1}}\).
-
C.
\(x = \pm \frac{A}{{\sqrt {n + 1} }}\).
-
D.
\(x = \pm \frac{A}{{n + 1}}\).
Phát biểu nào sau đây về động năng và thế năng trong dao động điều hoà là sai?
-
A.
Thế năng đạt giá trị cực tiểu khi độ lớn gia tốc của vật đạt giá trị cực tiểu.
-
B.
Động năng đạt giá trị cực đại khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng.
-
C.
Thế năng đạt giá trị cực đại khi tốc độ của vật đạt giá trị cực đại.
-
D.
Động năng đạt giá trị cực tiểu khi vật ở một trong hai vị trí biên.
Hai con lắc lò xo giống hệt nhau đặt trên cùng mặt phẳng nằm ngang. Con lắc thứ nhất và con lắc thứ hai dao động điều hòa cùng pha với biên độ lần lượt là 3 A và A . Chọn mốc thế năng của mỗi con lắc tại vị trí cân bằng của nó. Khi động năng của con lắc thứ nhất là 0,72 J thì thế năng của con lắc thứ hai là 0,24 J. Khi thế năng của con lắc thứ nhất là 0,09 J thì động năng của con lắc thứ hai là
-
A.
0,31 J.
-
B.
0,01 J.
-
C.
0,08 J.
-
D.
0,32 J.
Lời giải và đáp án
Một vật nhỏ thực hiện dao động điều hòa theo phương trình x = 5sin(2πt + π/2) (cm;s). Thế năng của vật đó biến thiên với tần số
-
A.
1Hz
-
B.
1,5Hz
-
C.
0,5Hz
-
D.
2Hz
Đáp án : D
Tần số dao động của vật
\(f = \frac{\omega }{{2\pi }} = \frac{{2\pi }}{{2\pi }} = 1Hz \Rightarrow {f_{{W_t}}} = 2f = 2Hz\)
Đáp án: D
Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo trục x nằm ngang. Lò xo có độ cứng 100N/m. khi vật có khối lượng m của con lắc đi qua vị trí có li độ x = 4cm theo chiều âm thì thế năng của con lắc là
-
A.
8J
-
B.
0,08J
-
C.
5J
-
D.
1J
Đáp án : B
Ta có:
\({W_t} = \frac{1}{2}k{x^2} = \frac{1}{2}.100.{({4.10^{ - 2}})^2} = 0,08J\)
Đáp án: B
Động năng trong dao động điều hoà biển đổi theo thời gian
-
A.
tuần hoàn với chu kỳ T
-
B.
như một hàm cosin
-
C.
Không đổi
-
D.
tuần hoàn với chu kỳ T/2
Đáp án : D
Động năng trong dao động điều hoà biển đổi theo thời gian tuần hoàn với chu kỳ T/2
Đáp án: D
Một vật nhỏ dao động điều hòa dọc theo trục Ox . Khi vật cách vị trí cân bằng một đoạn 2 cm thì động năng của vật là 0,48 J. Khi vật cách vị trí cân bằng một đoạn 6 cm thì động năng của vật là 0,32 J. Biên độ dao động của vật bằng
-
A.
8 cm.
-
B.
14 cm.
-
C.
10 cm.
-
D.
12 cm.
Đáp án : C
Theo định luật bảo toàn cơ năng, ta có:
Cơ năng của vật ở cách vị trí cân bằng một đoạn 2 cm bằng Cơ năng của vật ở cách vị trí cân bằng một đoạn 6 cm.
W x1 = 0,02 = W x2 = 0,06
=> w đx1 + w tx1 = w đx2 + w tx2
\( \Rightarrow 0,48 + \frac{1}{2}kx_1^2 = 0,32 + \frac{1}{2}kx_2^2\)
\( \Rightarrow 0,48 + \frac{1}{2}k.0,{02^2} = 0,32 + \frac{1}{2}k.0,{06^2}\)
=> k = 100 N/m
=> Cơ năng của vật là: \(W = 0,48.\frac{1}{2}.100.0,{02^2} = 0,5J\)
Mà \(W = \frac{1}{2}k{A^2} \Rightarrow A = \sqrt {\frac{{2W}}{k}} = \sqrt {\frac{{2.0,5}}{{100}}} = 0,1m = 10cm\)
Đáp án C
Một vật dao động điều hoà với chu kỳ T, động năng của vật biến đổi theo thời gian
-
A.
Tuần hoàn với chu kỳ T.
-
B.
Tuần hoàn với chu kỳ 2T.
-
C.
Với một hàm sin hoặc cosin.
-
D.
Tuần hoàn với chu kỳ T/2.
Đáp án : D
Động năng của vật biến đổi tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T/2 (xem lại phần lí thuyết)
Đáp án: D
Trong dao động điều hòa của một vật thì tập hợp ba đại lượng nào sau đây là không thay đổi theo thời gian
-
A.
Vận tốc, lực, năng lượng toàn phần.
-
B.
Biên độ, tần số, gia tốc.
-
C.
Biên độ, tần số, năng lượng toàn phần.
-
D.
Gia tốc, chu kỳ, lực.
Đáp án : C
Năng lượng được bảo toàn nên không đổi, biên độ và tần số không đổi
Đáp án: C
Một vật có khối lượng m dao động điều hòa với biên độ A. Khi chu kì tăng 3 lần thì năng lượng của vật sẽ
-
A.
Tăng 3 lần.
-
B.
Giảm 9 lần.
-
C.
Tăng 9 lần.
-
D.
Giảm 3 lần.
Đáp án : B
Năng lượng của vật là \(W = \frac{1}{2}m{\omega ^2}{A^2} = \frac{1}{2}m{\left( {\frac{{2\pi }}{T}} \right)^2}{A^2}\)
Do đó, khi chu kì tăng 3 lần thì năng lượng giảm \({3^2} = 9\) lần.
Đáp án: B
Một chất điểm dao động điều hòa không ma sát. Khi vừa ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn S , động năng của chất điểm là 1,8 J. Đi tiếp một đoạn S nữa thì động năng chỉ còn 1,5 J và nếu đi thêm một đoạn S nữa thì động năng bây giờ là? Biết rằng vật chưa đổi chiều chuyển động.
-
A.
0,9 J.
-
B.
1,0 J.
-
C.
0,8 J.
-
D.
1,2 J.
Đáp án : B
Muốn tính động năng tại vị trí đó thì ta cần tính thế năng tại vị trí đó và cơ năng. Vì vật chưa đổi chiều chuyển động và thế năng tỉ lệ thuận với bình phương li độ nên \(\left\{ \begin{array}{l}\left| {{x_1}} \right| = S\\\left| {{x_2}} \right| = 2S\\\left| {{x_3}} \right| = 3S\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{W_{{t_2}}} = 4{W_{{t_1}}}\\{W_{{t_3}}} = 9{W_{{t_1}}}\end{array} \right.\)
Bảo toàn năng lượng ta có
Đáp án B.
Trong dao động điều hòa, ở vị trí nào thì động năng của con lắc có giá trị gấp n lần thế năng?
-
A.
\(x = \frac{A}{n}\).
-
B.
\(x = \frac{A}{{n + 1}}\).
-
C.
\(x = \pm \frac{A}{{\sqrt {n + 1} }}\).
-
D.
\(x = \pm \frac{A}{{n + 1}}\).
Đáp án : C
Muốn tìm li độ ta cần biết thế năng, do đó từ giả thiết ta sẽ thay vào biểu thức bảo toàn cơ năng để rút \({W_t}\) theo W từ đó tính được x theo A. Thật vậy, ta có
Đáp án C.
Phát biểu nào sau đây về động năng và thế năng trong dao động điều hoà là sai?
-
A.
Thế năng đạt giá trị cực tiểu khi độ lớn gia tốc của vật đạt giá trị cực tiểu.
-
B.
Động năng đạt giá trị cực đại khi vật chuyển động qua vị trí cân bằng.
-
C.
Thế năng đạt giá trị cực đại khi tốc độ của vật đạt giá trị cực đại.
-
D.
Động năng đạt giá trị cực tiểu khi vật ở một trong hai vị trí biên.
Đáp án : C
C sai. Tốc độ của vật đạt giá trị cực đại khi vật ở vị trí cân bằng. Ở vị trí cân bằng, thế năng bằng 0.
Đáp án: C
Hai con lắc lò xo giống hệt nhau đặt trên cùng mặt phẳng nằm ngang. Con lắc thứ nhất và con lắc thứ hai dao động điều hòa cùng pha với biên độ lần lượt là 3 A và A . Chọn mốc thế năng của mỗi con lắc tại vị trí cân bằng của nó. Khi động năng của con lắc thứ nhất là 0,72 J thì thế năng của con lắc thứ hai là 0,24 J. Khi thế năng của con lắc thứ nhất là 0,09 J thì động năng của con lắc thứ hai là
-
A.
0,31 J.
-
B.
0,01 J.
-
C.
0,08 J.
-
D.
0,32 J.
Đáp án : A
Vì hai dao động điều hòa cùng pha nên ta luôn có \(\left\{ \begin{array}{l}\frac{{\left| {{x_1}} \right|}}{{\left| {{x_2}} \right|}} = \frac{{{A_1}}}{{{A_2}}} = 3\\\frac{{\left| {{v_1}} \right|}}{{\left| {{v_2}} \right|}} = \frac{{\omega {A_1}}}{{\omega {A_2}}} = 3\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}{W_{{t_1}}} = 9{W_{{t_2}}}\\{W_{{d_1}}} = 9{W_{{d_2}}}\end{array} \right.\)
Đáp án A.