Lý thuyết Mô tả dao động điều hòa - Vật lí 11 Kết nối tri thức

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

Bài giảng Bài 2: Mô tả dao động điều hòa - Kết nối tri thức

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

III. Sơ đồ tư duy về "Mô tả dao động điều hòa"

B. Bài tập Trắc nghiệm Mô tả dao động điều hòa

Câu 1: Trong các phương trình sau phương trình nào không biểu thị cho dao động điều hòa?

A. x = 2sin(2πt + π/6) (cm).

B. x = 3tcos(100πt + π/6) (cm).

C. x = - 3cos5πt (cm).

D. x = 1 + 5cosπt (cm).

Hiển thị đáp án

B- không biểu thị cho dao động điều hòa vì biên độ dao động không phải là hàm của thời gian

Đáp án đúng là: B

Câu 2: Một vật dao động điều hòa theo phương trình $x=5\cos \left(4\pi t+\frac{2\pi }{3}\right)cm$. Tần số góc của dao động là:

A. 5 rad/s.

B. 4π rad/s.

C. $\frac{2\pi }{3}rad/s$.

D. $\frac{1}{2\pi }rad/s$.

Hiển thị đáp án

Phương trình dao động tổng quát: $x=A\cos \left(\omega t+\phi \right)cm$

Phương trình dao động của vật: $x=5\cos \left(4\pi t+\frac{2\pi }{3}\right)cm$

=> Tần số góc của dao động: ω = 4π (rad/s)

Đáp án đúng là: B

Câu 3: Một vật nhỏ dao động điều hòa với biên độ 4cm và chu kì 2s. Quãng đường vật đi được trong 4s là:

A. 32 cm.

B. 16 cm.

C. 8 cm.

D. 64 cm.

Hiển thị đáp án

Ta có: T = 2 s => 4s = 2T

Quãng đường vật đi được trong 4s bằng 2T là S = 2.4A = 2.4.4 = 32 cm.

Đáp án đúng là: A

Câu 4: Một vật dao động điều hoà, trong thời gian 1 phút vật thực hiện được 30 dao động. Chu kì dao động của vật là

A. 2 s.

B. 0,5 s.

C. 1 s.

D. 30 s.

Hiển thị đáp án

Chu kì dao động của vật $T=\frac{\Delta t}{n}=2$s.

Đáp án đúng là: A

Câu 5: Một vật dao động điều hòa có phương trình $x=2\cos \left(2\pi t-\frac{7\pi }{6}\right)cm$. Li độ của vật tại thời điểm t = 0,25 (s) là:

A. 1 cm.

B. 1,5 cm.

C. 0,5 cm.

D. −1 cm.

Hiển thị đáp án

Li độ của vật tại thời điểm t = 0,25 s là: $x=2\cos \left(2\pi \mathrm{.0,25}-\frac{7\pi }{6}\right)=-1cm$

Đáp án đúng là: D

Câu 6. Đồ thị của dao động điều hòa là

A. một đường hình sin.

B. một đường thẳng.

C. một đường elip.

D. một đường parabol.

Hiển thị đáp án

Đồ thị của dao động điều hòa là một đường hình sin.

Đáp án đúng là: A

Câu 7. Một vật nhỏ dao động điều hòa theo một quỹ đạo có chiều dài 10 cm. Biên độ của dao động là

A. 10 cm.

B. 5 cm.

C. 2,5 cm.

D. 1,125 cm.

Hiển thị đáp án

Biên độ của dao động là: $A=\frac{L}{2}=\frac{10}{2}=5\left(cm\right)$

Đáp án đúng là: B

Câu 8: Vật có đồ thị li độ dao động như hình vẽ.

Biên độ và chu kì của vật là:

A. A = 2 cm, T = 0,8 s.

B. A = 4 cm, T = 0,4 s.

C. A = 2 cm, T = 0,4 s.

D. A = 4 cm, T = 0,8 s.

Hiển thị đáp án

Từ đồ thị, ta có: A = 2 cm; T = 0,4s

Đáp án đúng là: C

Câu 9: Chọn phát biểu sai trong các phương án sau:

A. Dao động điều hòa thì tuần hoàn.

B. Dao động là chuyển động qua lại quanh một vị trí đặc biệt gọi là vị trí cân bằng.

C. Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm tan (hay cotan) của thời gian.

D. Dao động tuần hoàn là dao động mà trạng thái của vật được lặp lại như cũ, theo hướng cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau xác định.

Hiển thị đáp án

A, B, D – đúng

C – sai vì: Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm cosin (hay sin) của thời gian.

Đáp án đúng là: C

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.

Hiển thị đáp án

Biên độ: A = 4 cm.

Pha dao động: $\omega t+\phi =\frac{\pi }{3}$

Thay vào phương trình dao động: $x=A\cos \left(\omega t+\phi \right)=4\cos \frac{\pi }{3}=2\left(cm\right).$

Đáp án đúng là A.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Vật lí 11 sách Kết nối tri thức, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 3: Vận tốc, gia tốc trong dao động điều hòa

Lý thuyết Bài 5: Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

Lý thuyết Bài 6: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng

Lý thuyết Bài 8: Mô tả sóng

Lý thuyết Bài 9: Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ