Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà) DAO ĐỘNG CƠ DAO ĐỘNG TẮT DẦN, DUY TRÌ, CƯỠNG BỨC (TÀI LIỆU BÀI GIẢNG + BÀI TẬP TỰ LUYỆN) GIÁO VIÊN: ĐỖ NGỌC HÀ Đây tài liệu kèm theo giảng “Dao động tắt dần, trì, cưỡng bức” thuộc khóa học PEN-C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà) Để sử dụng tài liệu hiệu quả, Bạn cần kết hợp theo dõi giảng với tài liệu giảng trước làm tập tự luyện so sánh với đáp án I LÍ THUYẾT Dao động riêng Nếu ma sát dao động tự trì mãi ta có dao động riêng Chu kỳ tần số dao động riêng gọi chu kỳ riêng tần số riêng (ký hiệu f0) Chú ý: Chu kỳ riêng tần số riêng phụ thuộc vào đại lượng đặc trưng hệ Dao động tắt dần a Khái niệm: Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian b Đặc điểm: Dao động tắt dần xảy có lực cản môi trường Lực cản môi trường môi trường loại ma sát làm tiêu hao lắc, chuyển hoá thành nhiệt Vì biên độ dao động lắc giảm dần cuối lắc dừng lại Lực cản môi trường lớn dao động tắt dần nhanh Chú ý: Dao động tắt dần dao động điều hòa biên độ số, mà giảm dần theo thời gian Dao động trì Nếu cung cấp thêm lượng cho vật dao động tắt dần để bù lại phần lượng tiêu hao ma sát mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng dao động lắc theo cách gọi dao động trì Dao động lắc đồng hồ dao động trì Dao động cưỡng a Khái niệm: Dao động cưỡng dao động mà hệ chịu thêm tác dụng ngoại lực biến thiên tuần hoàn có biểu thức: F=F0sin(2πft) b Đặc điểm dao động cưỡng  Sau dao động hệ ổn định (thời gian từ lúc tác dụng lực đến hệ có dao động ổn định gọi giai đoạn chuyển tiếp) dao động hệ dao động điều hoà có tần số tần số ngoại lực  Biên độ dao động hệ phụ thuộc vào biên độ dao động ngoại lực mà phụ thuộc vào độ chênh lệch tần số dao động riêng vật f0 tần số f dao động ngoại lực (hay |f - f0|) Khi tần số lực cương gần tần số dao động riêng biên độ dao động cưỡng lớn c Hiện tượng cộng hưởng  Hiện tượng biên độ dao động cưỡng tăng đến giá trị cực đại tần số f lực cưỡng tiến đến tần số riêng f0 hệ dao động gọi tượng cộng hưởng  Điều kiện f = f0 gọi điều kiện cộng hưởng II BÀI TẬP  Bài Tập Mẫu (Video Bài Giảng) Ví Dụ 1(ĐH-2012): Một vật dao động tắt dần có đại lượng sau giảm liên tục theo thời gian? A Biên độ tốc độ B Li độ tốc độ C Biên độ gia tốc D Biên độ Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà) DAO ĐỘNG CƠ Ví Dụ 2(ĐH-2007): Nhận định sau sai nói dao động học tắt dần? A Dao động tắt dần có động giảm dần biến thiên điều hòa B Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian C Lực ma sát lớn dao động tắt nhanh D Trong dao động tắt dần, giảm dần theo thời gian Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Ví Dụ 3(CĐ-2009): Phát biểu sau nói dao động tắt dần? A Dao động tắt dần có biên độ giảm dần theo thời gian B Cơ vật dao động tắt dần không đổi theo thời gian C Lực cản môi trường tác dụng lên vật sinh công dương D Dao động tắt dần dao động chịu tác dụng nội lực Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Ví Dụ 4: Con lắc dao động trì với tần số A tần số dao động riêng B phụ thuộc vào cách trì C lớn tần số dao động riêng D nhỏ tần số dao động riêng Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Ví Dụ 5: Dao động lắc đồng hồ A dao động cưỡng B dao động trì C dao động tắt dần D dao động điện từ Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Ví Dụ (CĐ-2007): Phát biểu sau sai nói dao động học? A Hiện tượng cộng hưởng (sự cộng hưởng) xảy tần số ngoại lực điều hoà tần số dao động riêng hệ B Biên độ dao động cưỡng hệ học xảy tượng cộng hưởng (sự cộng hưởng) không phụ thuộc vào lực cản môi trường C Tần số dao động cưỡng hệ học tần số ngoại lực điều hoà tác dụng lên hệ D Tần số dao động tự hệ học tần số dao động riêng hệ Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Ví Dụ 7(ĐH-2007): Khi xảy tượng cộng hưởng vật tiếp tục dao động A với tần số tần số dao động riêng B mà không chịu ngoại lực tác dụng C với tần số lớn tần số dao động riêng D với tần số nhỏ tần số dao động riêng Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà) DAO ĐỘNG CƠ Ví Dụ 8(CĐ-2008): Khi nói hệ dao động cưỡng giai đoạn ổn định, phát biểu sai? A Tần số hệ dao động cưỡng tần số ngoại lực cưỡng B Tần số hệ dao động cưỡng tần số dao động riêng hệ C Biên độ hệ dao động cưỡng phụ thuộc vào tần số ngoại lực cưỡng D Biên độ hệ dao động cưỡng phụ thuộc biên độ ngoại lực cưỡng Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Ví Dụ 9(CĐ-2012): Một vật dao động cưỡng tác dụng ngoại lực F = F0cosft (với F0 f không đổi, t tính s) Tần số dao động cưỡng vật A f B f C 2f D 0,5f Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Ví Dụ 10(ĐH-2009): Khi nói dao động cưỡng bức, phát biểu sau đúng? A Dao động lắc đồng hồ dao động cưỡng B Biên độ dao động cưỡng biên độ lực cưỡng C Dao động cưỡng có biên độ không đổi có tần số tần số lực cưỡng D Dao động cưỡng có tần số nhỏ tần số lực cưỡng Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Ví Dụ 11: Một lắc lò xo gồm viên bi nhỏ khối lượng m = 1kg lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng 100 N/m Con lắc dao động cưỡng tác dụng ngoại lực biến đổi điều hoà theo thời gian với phương trình F = F0cos10πt Sau thời gian thấy vật dao động ổn định với biên độ A = cm Tốc độ cực đại vật có giá trị A 60 cm/s B 60π cm/s C 0,6 cm/s D 6π cm/s Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Ví Dụ 12(CĐ-2008): Một lắc lò xo gồm viên bi nhỏ khối lượng m lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng 10 N/m Con lắc dao động cưỡng tác dụng ngoại lực tuần hoàn có tần số góc ωF Biết biên độ ngoại lực tuần hoàn không thay đổi Khi thay đổi ωF biên độ dao động viên bi thay đổi ωF = 10 rad/s biên độ dao động viên bi đạt giá trị cực đại Khối lượng m viên bi A 40 gam B 10 gam C 120 gam D 100 gam Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Ví Dụ 13: Một lắc lò xo dao động theo phương thẳng đứng môi trường có lực cản Tác dụng vào lắc lực cưỡng tuần hoàn F = F0cosωt, tần số góc ω thay đổi Khi tần số góc đến giá trị ω1 3ω1 biên độ dao động lắc A1 Khi tần số góc 2ω1 biên độ dao động lắc A2 So sánh A1 A2 ta có: A A1 < A2 B A1 > A2 C A1 = A2 D A1 = 2A2 Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Ví Dụ 14: Một xe ô tô chạy đường, 8m lại có mô nhỏ.Chu kì dao động tự khung xe lò xo 1,5 s Xe chạy với tốc độ bị rung mạnh A 19,2 km/h B 18,9 km/h C 16,3 km/h D 12,7 km/h Lời Giải: …………………………………………………………………………………………………… Chọn đáp án …… Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà) DAO ĐỘNG CƠ  Bài Tập Tự Luyện Câu 1: Biên độ dao động cưỡng không phụ thuộc vào A tần số ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật B pha ban đầu ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật C hệ số lực cản (của ma sát nhớt) tác dụng lên vật D biên độ ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật Câu 2: Phát biểu sau sai? Đối với dao động tắt dần A giảm dần theo thời gian B tần số giảm dần theo thời gian C ma sát lực cản lớn dao động tắt dần nhanh D biên độ dao động giảm dần theo thời gian Câu 3: Nhận định sau sai nói dao động học tắt dần? A Trong dao động tắt dần, giảm dần theo thời gian B Lực ma sát lớn dao động tắt nhanh C Dao động tắt dần có động giảm dần theo thời gian D Dao động tắt dần dao động có biên độ giảm dần theo thời gian Câu 4: Nhận định sau dao động cưỡng ? A Dao động cưỡng có tần số khác với tần số dao động riêng hệ B Dao động cưỡng có cộng hưởng có điểm giống với dao động trì chỗ hai đề có tần số góc gần tần số góc riêng hệ dao động C Biên độ dao động cưỡng tỉ lệ thuận với biên độ ngoại lực cưỡng phụ thuộc vào tần số góc ngoại lực D Dao động cưỡng bù thêm lượng lực điều khiển dao động riêng hệ qua cấu Câu 5: Nhận định sau nói dao động cưỡng dao động trì A Dao động cưỡng dao động trì dao động có tần số phụ thuộc ngoại lực B Dao động trì dao động cưỡng bù thêm lượng chu kì C Hiện tượng cộng hưởng xảy hệ thực dao động trì hay dao động cưỡng D Dao động cưỡng có tần số tần số ngoại lực, dao động trì có tần số dao động riêng Câu 6: Dao động cưỡng giai đoạn ổn định có A biên độ thay đổi B tần số không đổi, tần số dao động riêng C biên độ không đổi D tần số thay đổi phụ thuộc vào quan hệ tần số ngoại lực tần số dao động riêng Câu 7: Khi nói dao động cưỡng giai đoạn ổn định, phát biểu sau sai A Biên độ dao động phụ thuộc vào tần số ngoại lực cưỡng B Tần số dao động tần số ngoại lực C Vật dao động điều hòa D Tần số ngoại lực tăng biên độ dao động tăng Câu 8: Một vật dao động cưỡng tác dụng ngoại lực F = 0,5cos10πt (F tính N, t tính s) Vật dao động cưỡng với A tần số góc 10 rad/s B chu kì s C biên độ 0,5 m D tần số Hz Câu 9: Một lắc đơn có chiều dài l =16 cm dao động không khí Cho g  10m / s2 ; 2  10 Tác dụng lên lắc ngoại lực biến thiên tuần hoàn có biên độ không đổi tần số f thay đổi Khi tần số ngoại lực có giá trị f1  0,7 Hz f2 = Hz biên độ dao động vật tương ứng A1 A Ta có kết luận: A A1  A2 B A1  A2 C A1  A2 D A1  A2 Câu 10: Một lắc lò xo gồm vật khối lượng m = 100 (g), lò xo có độ cứng k = 100 N/m Trong điều kiện lực cản môi trường biểu thức ngoại lực điều hoà sau làm cho lắc dao động cưỡng với biên độ lớn (cho g = 10 m/s2) Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà) DAO ĐỘNG CƠ A F = Focos(2πt + π) N B F = Focos(20πt + π/2) N C F = Focos(10πt) N D F = Focos(8πt) N Câu 11: Một lắc lò xo gồm viên bi nhỏ khối lượng kg lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng 100 N/m Con lắc dao động cưỡng tác dụng ngoại lực có phương trình F = F0cos10πt Sau thời gian thấy vật dao động ổn định với biên độ A = cm Lấy π2 = 10 Gia tốc cực đại vật có giá trị A m/s2 B 60 m/s2 C 60 cm/s2 D 6π cm/s2 Câu 12: Một lắc lò xo dao động với tần số dao động riêng 3,2 Hz Cho g = 10 m/s2 Trong điều kiện lực cản môi trường biểu thức ngoại lực điều hoà sau làm cho lắc dao động cưỡng với biên độ lớn A F = Focos(2πt + π) N B F = Focos(20πt + π/2) N C F = Focos(10πt) N D F = Focos(8πt) N Câu 13: Một lắc đơn gồm vật khối lượng 100 g, lò xo có độ cứng 100 N/m Cho g = 10 m/s2 = π2 m/s2 Trong điều kiện lực cản môi trường biểu thức ngoại lực điều hoà sau làm cho lắc dao động cưỡng với biên độ lớn giai đoạn ổn định A F = Focos(6,2πt) N B F = Focos(6,8πt) N C F = Focos(6,5πt) N D F = Focos(6,1πt) N Câu 14: Một lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 50 g, lò xo có độ cứng 50 N/m, dao động mặt phẳng ngang có ma sát, lấy gần π2 = 10 Tác dụng vào lắc lực biến thiên điều hoà theo thời gian, giữ nguyên biên độ ngoại lực tăng dần tần số lực tác dụng vào lắc từ Hz đến Hz Điều sau mô tả dao động lắc A Biên độ dao động cưỡng tăng dần đến cực đại giảm xuống B Biên độ dao động cưỡng tăng dần C Con lắc dao động cưỡng với biên độ tăng dần, tần số không đổi D Biên độ dao động cưỡng không đổi suốt thời gian khảo sát Câu 15: Một lắc đơn gồm vật có khối lượng m, dây treo có chiều dài m, lấy g = π2 Con lắc dao động điều hòa tác dụng ngoại lực có biểu thức F = F0cos(ωt + 0,5π) N Nếu chu kỳ T ngoại lực tăng từ s lên s biên độ dao động vật sẽ: A tăng giảm B giảm tăng C giảm D tăng Câu 16: Con lắc đơn dài có chiều dài 1m đặt nơi có g = π2 m/s2 Tác dụng vào lắc ngoại lực biến thiên tuần hoàn với tần số f = Hz lắc dao động với biên độ A0 Tăng tần số ngoại lực biên độ dao động lắc A Tăng B Tăng lên giảm C Không đổi D Giảm Câu 17: Một lắc lò xo gồm vật nặng 100 g lò xo có độ cứng 40 N/m Tác dụng lên vật ngoại lực biến đổi tuần hoàn theo thời gian có biên độ F0 tần số f1 = Hz biên độ dao động vật giai đoạn ổn định A1 Nếu giữ nguyên biên độ F0 tăng tần số ngoại lực lên f2 = 4,5 Hz biên độ dao động vật giai đoạn ổn định A2 So sánh A1 A2 A A1  A2 B A1  A2 C A1  A2 D A1  A2 Câu 18: Hiện tượng cộng hưởng thể rõ nét khi: A tần số lực cưỡng nhỏ B biên độ lực cưỡng nhỏ C lực cản môi trường nhỏ D tần số lực cưỡng lớn Câu 19: Một lắc dài 44 cm treo vào trần toa xe lửa Con lắc bị kích động bánh toa xe gặp chỗ nối đường ray Hỏi tàu chạy thẳng với tốc độ biên độ dao động lắc lớn Cho biết chiều dài đường ray 12,5 m Lấy g = 9,8 m/s2 A 10,7 km/h B 34 km/h C 106 km/h D 45 km/h Câu 20: Một lắc dao động tắt dần Cứ sau chu kì, biên độ giảm 3% Phần lượng lắc bị dao động toàn phần A 3% B 9% C.4,5 % D 6% Giáo viên: Đỗ Ngọc Hà Nguồn Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 : Hocmai.vn - Trang | - ...Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà) DAO ĐỘNG CƠ Ví Dụ 2(ĐH-2007): Nhận định sau sai nói dao động học tắt dần?... - Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà) DAO ĐỘNG CƠ Ví Dụ 8(CĐ-2008): Khi nói hệ dao động cưỡng giai đoạn ổn định,... đáp án …… Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | - Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học Luyện thi THPT quốc gia PEN - C: Môn Vật lí (Thầy Đỗ Ngọc Hà) DAO ĐỘNG CƠ  Bài Tập