Tiêu đề CHỦ ĐỀ 06. NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA.docx ✅

Ngày cập nhật: 21/5/2023 (Quý thầy cô theo dõi ngày, các file mình cập nhật và làm mới liên tục) 1 CHỦ ĐỀ 6: NĂNG LƯỢNG TRONG DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA LÍ THUYẾT & BÀI TẬP PHÂN THEO LOGIC (Bám sát chương trình GDPT mới) Họ và tên………………………………………………………...Trường……………………………… I. LÍ THUYẾT CĂN BẢN 1. Động năng Động năng của vật dao động điều hòa được xác định bởi công thức: 2 d 1 Wmv 2 2. Cơ năng Ở lớp 10 chúng ta đã biết, động năng cực đại của vật chính bằng cơ năng của nó, động năng cực đại khi vận tốc có độ lớn cực đại. Do đó: 2222dmax111WWmaxmvmAmA 222 3. Thế năng   22 22 2222222222 tdt vAx 11111 WWWmAmvWmAmAxmx 22222   Động năng Thế năng Công thức 2 d 1 Wmv 2 22 t 1 Wmx 2 Sự phụ thuộc vAsint xAcost Dạng lượng giác 2dWWsint 2dWWcost Cơ năng 22 dt 1 WWWmA 2 = hằng số 4. Đồ thị Nhận xét: + Trong dao động điều hòa có sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng nhưng tổng của chúng là cơ năng thì không thay đổi + Động năng của vật đạt giá trị cực đại khi vật ở vị trí cân bằng, lúc đó thế năng của hệ bằng không. + Thế năng đạt giá trị cực đại khi vật ở vị trí biên, lúc đó động năng của vật bằng không. W x 0 – A A W t W đ W t 0 W đ W t W 2 T 4 T 2 3T 4
Ngày cập nhật: 21/5/2023 (Quý thầy cô theo dõi ngày, các file mình cập nhật và làm mới liên tục) 2 II. BÀI TẬP MINH HỌA BÀI TẬP 1. Một vật có khối lượng m = 200 g đang dao động điều hòa với tần số góc 20 rad/s với biên độ A = 10 cm. Lấy 210 . Xác định : a) Cơ năng của của con lắc. b) Động năng của con lắc tại li độ x = 8 cm. c) Li độ của vật tại thời điểm động năng của vật bằng thế năng của hệ. d) Li độ của vật tại thời điểm động năng của vật bằng 3 lần thế năng của hệ. e) Li độ của vật tại thời điểm thế năng của hệ bằng 3 lần động năng của vật. g) Tần số góc của động năng và thế năng. Hướng dẫn giải a) 222211 WmA.0,2.20.0,10,4 J 22 b) 2222222222dt1111WWWmAmxmAx.0,2.200,10,080,144J 2222 c) td2222 t dt WWW11A W2WmA2.mxx52 cm WW 222     d) td22 t dt WWWA W4WA4xx5 cm W3W 2     e) dt t td WWW4A3 WWx53 cm W3W 32     g)  2d1cos2t2WWWWsintW.cos2t2 222   Động năng của vật biến thiên với tần số góc: 22.2040 rad/s  2t1cos2t2WWWWcostW.cos2t2 222   Thế năng của vật biến thiên với tần số góc: 22.2040 rad/s
Ngày cập nhật: 21/5/2023 (Quý thầy cô theo dõi ngày, các file mình cập nhật và làm mới liên tục) 3 BÀI TẬP 2. Đồ thị hình bên mô tả sự thay đổi động năng theo li độ của của quả cầu có khối lượng 0,4 kg trong một con lắc lò xo treo thẳng đứng. Xác định: a) Cơ năng của con lắc. b) Tốc độ cực đại của quả cầu. c) Thế năng của con lắc lò xo khi quả cầu ở vị trí có li độ 2 cm Hướng dẫn giải a) Cơ năng cực đại của con lắc chính bằng động năng cực đại và bằng 80 mJ b) 32 dmaxmax 12W2.80.1010 WWmaxmvv m/s 2m0,45   c) max 10 v5 510 rad/s A0,04 ; 2222t11Wmx.0,4.510.0,020,02 J 22 III. BÀI TẬP RÈN LUYỆN Câu 1. Một con lắc lò xo có khối lượng vật nhỏ là m dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = Acost. Mốc tính thế năng ở vị trí cân bằng. Cơ năng của con lắc là A.mA 2 . B. 2 1 mA 2 . C. m 2 A 2 . D. 2 1 m 2 A 2 . Câu 20. (Sở Kiên Giang 2023). Vật dao động điều hòa với li độ x và biên độ A. Gọi E t , E đ , E lần lượt là thế năng, động năng và cơ năng của vật. Biểu thức nào sau đây đúng? A. 2 d tEx EA     . B. 2 d t Ex EA     . C. 2 tEx EA     . D. 2 dEx EA     . Câu 2. Một vật có khối lượng 200 g đang dao động điều hoà. Động năng của vật tại vị trí vật có vận tốc 2 m/s bằng A. 0,4 J. B. 0,8 J. C. 400,0 J. D. 800 J. Câu 3. Một vật có m = 500 g dao động điều hoà với phương trình dao động x2sin10t (cm). Lấy 210 . Khi vật có li độ 1 cm thì thế năng của vật bằng A. 0,01 J. B. 0,02 J. C. 2,5 mJ. D. 0,1 J. Câu 4. Một vật nhỏ có khối lượng 100 g dao động điều hòa với tần số góc 20 rad/s và biên độ 3 cm. Chọn mốc thế năng tại vi trí cân bằng. Cơ năng của vật là A. 0,6 J. B. 18 mJ. C. 180 J. D. 36 mJ. Câu 5. Một vật có m = 500 g dao động điều hoà với phương trình dao động x2cos10t 3     (cm). Lấy 2 10. Tại thời điểm t = 0 thì động năng của vật bằng A. 15,0 mJ. B. 7,5 mJ. C. 2,5 mJ. D. 75,0 J. Câu 6. Cơ năng của một vật dao động điều hòa A. biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì bằng một nửa chu kì dao động của vật. W d (mJ) 80 4 – 4 0 x
Ngày cập nhật: 21/5/2023 (Quý thầy cô theo dõi ngày, các file mình cập nhật và làm mới liên tục) 4 B. tăng gấp đôi khi biên độ dao động của vật tăng gấp đôi. C. bằng động năng của vật khi vật tới vị trí cân bằng. D. biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì bằng chu kỳ dao động của vật. Câu 7. Một vật dao động điều hòa với biên độ 6 cm. Mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Khi vật có động năng bằng 0,75 lần cơ năng thì vật cách vị trí cân bằng một đoạn A. 6 cm. B. 4,5 cm. C. 4 cm. D. 3 cm. Câu 8. Một vật dao động điều hòa với biên độ A và cơ năng W. Mốc thế năng của vật ở vị trí cân bằng. Khi vật đi qua vị trí có li độ 2A 3 thì động năng của vật là A. 5 9 W. B. 4 9 W. C. 2 9 W. D. 7 9 W. Câu 9. Một vật dao động đều hòa dọc theo trục Ox. Mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Ở thời điểm độ lớn vận tốc của vật bằng 50% vận tốc cực đại thì tỉ số giữa động năng và cơ năng của vật là A. 3 4 . B. 1 4 . C. 4 3 . D. 1 3 . Câu 10. Khi nói về năng lượng của một vật dao động điều hòa, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Cứ mỗi chu kì dao động của vật, có bốn thời điểm thế năng bằng động năng. B. Thế năng của vật đạt cực đại khi vật ở vị trí cân bằng. C. Động năng của vật đạt cực đại khi vật ở vị trí biên. D. Thế năng và động năng của vật biến thiên cùng tần số với tần số của li độ. Câu 11. Một vật dao động điều hòa theo phương ngang với tần số góc 10 rad/s. Biết rằng khi động năng và thế năng (mốc ở vị trí cân bằng của vật) bằng nhau thì vận tốc của vật có độ lớn bằng 0,6 m/s. Biên độ dao động của con lắc là A. 6 cm. B. 62 cm. C. 12 cm. D. 122 cm. Câu 12. (THPTQG 2018). 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. 10 cm. B. 14 cm. C. 12 cm. D. 8 cm. Câu 13. Vật nhỏ của một con lắc lò xo dao động điều hòa theo phương ngang, mốc thế năng tại vị trí cân bằng. Khi gia tốc của vật có độ lớn bằng một nửa độ lớn gia tốc cực đại thì tỉ số giữa động năng và thế năng của vật là A. 2 1 . B. 3. C. 2. D. 3 1 . Câu 14. Một vật dao động điều hoà, thời điểm thứ hai vật có động năng bằng ba lần thế năng kể từ lúc vật có li độ cực đại là 2 15 s. Chu kì dao động của vật là A. 0,8 s. B. 0,2 s. C. 0,4 s. D. 0,5 s. Câu 15. Một vật dao động điều hoà, cứ sau mỗi khoảng thời gian 0,5 s thì động năng lại bằng thế năng của vật. Khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần động năng bằng ba lần thế năng của vật là A. 1 30 s. B. 1 6 s. C. 1 3 s. D. 1 15 s.