Thế năng của con lắc đơn dao động điều hoà

bằng với năng lượng dao động khi vật nặng ở biên.

cực đại khi vật qua vị trí cân bằng.

luôn không đổi vì quỹ đạo của vật được coi là thẳng.

không phụ thuộc góc lệch của dây treo.

Thế năng hấp dẫn là đại lượng

vô hướng, có thể âm, dương hoặc bằng không.

vô hướng, có thể dương hoặc bằng không.

vô hướng, có thể âm, dương hoặc bằng không.

vectơ cùng hướng với vectơ trọng lực.

vectơ có độ lớn luôn dương hoặc bằng không.

Con lắc lò xo gồm vật nhỏ gắn với lò xo nhẹ dao động điều hòa theo phương ngang. Lực kéo về tác dụng vào vật luôn:

hướng về vị trí cân bằng.

cùng chiều với chiều chuyển động của vật.

cùng chiều với chiều biến dạng của lò xo.

hướng về vị trí cân bằng.

Động năng là đại lượng

vô hướng, có thể dương hoặc bằng không.

véc tơ, luôn dương hoặc bằng không.

Trắc nghiệm Vật lí 11 Kết nối tri thức bài 5 - Động năng, thế năng, sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

Câu 1: Thông hiểu
Chọn đáp án đúng
Thế năng của con lắc đơn dao động điều hoà
- A.
  bằng với năng lượng dao động khi vật nặng ở biên.
- B.
  cực đại khi vật qua vị trí cân bằng.
- C.
  luôn không đổi vì quỹ đạo của vật được coi là thẳng.
- D.
  không phụ thuộc góc lệch của dây treo.
Hướng dẫn:
Ta có: ${E_t} = mgl\left( {1 - \cos \alpha } ight) = \frac{{mgl{\alpha ^2}}}{2}$ với $\alpha$ là góc lệch nhỏ.
Suy ra thế năng của con lắc đơn dao động điều hòa phụ thuộc vào góc lệch dây treo
=> Các đáp án "luôn không đổi vì quỹ đạo của vật được coi là thẳng", "không phụ thuộc góc lệch của dây treo" sai.
Khi vật đi qua vị trí cân bằng thì $\alpha = 0 \Rightarrow {E_t} = 0$ nên đáp án "cực đại khi vật qua vị trí cân bằng." sai
=> Thế năng của con lắc đơn dao động điều hoà bằng với năng lượng dao động khi vật nặng ở biên.
Câu 2: Thông hiểu
Tính tần số góc
Con lắc lò xo treo thẳng đứng. Nâng vật lên đến vị trí lò xo không biến dạng và thả không vận tốc ban đầu thì vật dao động điều hòa theo phương thẳng đứng trùng với trục của lò xo, khi vận tốc của vật là $1 m/s$ thì gia tốc của vật là $5 m/s^2$ . Lấy gia tốc trọng trường $10 m/s^2$ . Tần số góc có giá trị là:
- A.
  $4 rad/s.$
- B.
  $5\sqrt 3 rad/s.$
- C.
  $3 rad/s.$
- D.
  $2 rad/s.$
Hướng dẫn:
Vì đưa vật lên đến độ cao lúc không bị biến dạng nên biên độ $A = \Delta l$
$\omega = \sqrt {\frac{k}{m}} = \sqrt {\frac{g}{{\Delta l}}} \Rightarrow {\omega ^2} = \frac{g}{{\Delta l}} \Rightarrow {\omega ^4} = \frac{{{g^2}}}{{\Delta {l^2}}}$
Áp dụng công thức độc lập của $v;a$ ta có:
$\frac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} + \frac{{{a^2}}}{{{\omega ^4}}} = {A^2} = \Delta {l^2}$
$\Leftrightarrow \frac{{\Delta l}}{{10}} + \frac{{25\Delta {l^2}}}{{100}} = \Delta {l^2} \Leftrightarrow \Delta l = \frac{4}{{30}}m$
$\Rightarrow \omega = \sqrt {\frac{{10}}{4}.30} = 5\sqrt 3 \left( {rad/s} ight)$
Câu 3: Nhận biết
Hoàn thành mệnh đề
Thế năng hấp dẫn là đại lượng
- A.
  vectơ có độ lớn luôn dương hoặc bằng không.
- B.
  vô hướng, có thể âm, dương hoặc bằng không.
- C.
  vô hướng, có thể dương hoặc bằng không.
- D.
  vectơ cùng hướng với vectơ trọng lực.
Hướng dẫn:
Thế năng hấp dẫn là đại lượng vô hướng, có thể âm, dương hoặc bằng không.
Câu 4: Nhận biết
Chọn kết luận đúng
Con lắc lò xo gồm vật nhỏ gắn với lò xo nhẹ dao động điều hòa theo phương ngang. Lực kéo về tác dụng vào vật luôn:
- A.
  hướng về vị trí cân bằng.
- B.
  hướng về vị trí biên.
- C.
  cùng chiều với chiều biến dạng của lò xo.
- D.
  cùng chiều với chiều chuyển động của vật.
Hướng dẫn:
Con lắc lò xo gồm vật nhỏ gắn với lò xo nhẹ dao động điều hòa theo phương ngang. Lực kéo về tác dụng vào vật luôn hướng về vị trí cân bằng.
Câu 5: Thông hiểu
Tính giá trị khối lượng m
Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ có độ cứng $100 N/m$ và vật nhỏ khối lượng $m$ . Con lắc dao động điều hòa theo phương ngang với chu kì $T$ . Biết ở thời điểm t vật có li độ $5 cm$ , ở thời điểm $t + \frac{T}{4}$ vật có tốc độ $50 cm/s$ . Giá trị của m bằng:
- A.
  $0,8 kg.$
- B.
  $1,2 kg.$
- C.
  $0,5 kg.$
- D.
  $1,0 kg.$
Hướng dẫn:
Từ thời điểm $t$ đến thời điểm $t + \frac{T}{4}$ thì góc quay thêm là: $\Delta \varphi = \frac{\pi }{2}$
Tại thời điểm $t + \frac{T}{4}$
$x = A\sin \beta = A.\frac{{\sqrt {{A^2} - {5^2}} }}{A} = \sqrt {{A^2} - {5^2}}$
Luôn có
$\begin{matrix} {A^2} = {x^2} + \dfrac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} = {A^2} - {5^2} + \dfrac{{{{50}^2}}}{{{\omega ^2}}} \hfill \\ \Rightarrow \omega = 10\left( {rad/s} ight) \hfill \\ \Rightarrow m = \dfrac{k}{{{\omega ^2}}} = 1kg \hfill \\ \end{matrix}$
Câu 6: Nhận biết
Hoàn thành mệnh đề
Động năng là đại lượng
- A.
  vô hướng, có thể dương hoặc bằng không.
- B.
  véc tơ, luôn dương.
- C.
  vô hướng, luôn dương.
- D.
  véc tơ, luôn dương hoặc bằng không.
Hướng dẫn:
Động năng là đại lượng vô hướng, có thể dương hoặc bằng không.
Câu 7: Nhận biết
Tính độ giãn cực đại của lò xo
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Khi vật ở vị trí cân bằng lò xo giãn $4 cm$ . Kích thích cho vật nặng của con lắc dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ $3 cm$ . Độ giãn cực đại của lò xo khi vật dao động là:
- A.
  $7 cm.$
- B.
  $8 cm.$
- C.
  $5 cm.$
- D.
  $6 cm.$
Hướng dẫn:
Độ giãn cực đại của lò xo:
$\Delta {l_{\max }} = \Delta {l_0} + A = 7cm$
Câu 8: Nhận biết
Xác định đại lượng không đổi
Xét một vật chuyển động thẳng biến đổi đều theo phương nằm ngang. Đại lượng nào sau đây không đổi?
- A.
  Vận tốc.
- B.
  Cơ năng.
- C.
  Thế năng.
- D.
  Động năng.
Hướng dẫn:
Vật chuyển động biến đổi đều nên vận tốc thay đổi => Động năng và động lượng đều thay đổi.
Do chuyển động thẳng theo phương ngang nên thế năng của vật không đổi
Câu 9: Thông hiểu
Chọn đáp án đúng
Nếu khối lượng của vật giảm đi 2 lần, còn vận tốc của vật tăng lên 4 lần thì động năng của vật sẽ
- A.
  giảm đi 2 lần.
- B.
  tăng lên 8 lần.
- C.
  giảm đi 8 lần.
- D.
  tăng lên 2 lần.
Hướng dẫn:
Ta có:
$\left\{ \begin{gathered} {W_d} = \dfrac{1}{2}m{v^2} \hfill \\ {W_d}' = \dfrac{1}{2}m'v{'^2} \hfill \\ \end{gathered} ight. \Rightarrow \dfrac{{{W_d}}}{{{W_d}'}} = \dfrac{{\dfrac{1}{2}m{v^2}}}{{\dfrac{1}{2}.\dfrac{m}{2}.{{\left( {4v} ight)}^2}}} = \dfrac{1}{8}$
$\Rightarrow {W_d}' = 8{W_d}$
Câu 10: Nhận biết
Xác định sự thay đổi
Một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang. Nếu biên độ dao động của con lắc tăng lên gấp đôi thì tần số dao động của con lắc:
- A.
  Giảm 2 lần.
- B.
  Tăng 4 lần.
- C.
  Tăng 2 lần.
- D.
  Không đổi.
Hướng dẫn:
Tần số dao động của con lắc lò xo chỉ phụ thuộc vào thuộc tính của hệ mà không phụ thuộc vào biên độ.
Nếu tăng biên độ lên gấp đôi thì tần số vẫn không đổi.