Chuyên đề, các dạng bài tập Vật lí 11 (sách mới) năm 2024 có đáp án

CHƯƠNG 1. DAO ĐỘNG A
TÓM TẮT LÍ THUYẾT
I. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA DAO ĐỘNG CƠ:
 Dao động cơ học:
 Dao động cơ học là sự chuyển động của một vật quanh một vị trí xác định gọi là vị trí cân bằng.
 Ví dụ: bông hoa lay động trên cành cây khi có gió nhẹ, chiếc phao nhấp nhô lên xuống trên
mặt hồ khi có gợn sóng, dây đàn run lên khi ta gãy đàn,… bông hoa lay động
dao động của con lắc lò
dao động của con lắc đơn trên cành cây khi có dao động của xích đu xo gió nhẹ
 Dao động tuần hoàn:
 Dao động cơ của một vật có thể là tuần hoàn hoặc không tuần hoàn.
 Dao động tuần hoàn là dao động mà trạng thái của vật được lặp đi lặp lại như cũ, theo hướng
cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau xác định.
 Dao động tuần hoàn có thể có mức độ phức tạp khác nhau. Dao động tuần hoàn đon giản nhất là dao động điều hoà.
 Ví dụ: Dao động của con lắc đồng hồ là tuần hoàn, dao động của cành cây đu đưa khi gió thổi là không tuần hoàn..
II. DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ:
 Đồ thị của dao động điều hoà: Trang 1


Dao động của con lắc lò xo
 Đường cong trên hình là đồ thị dao động của con lắc. Nó cho biết vị trí của quả cầu
trên trục x tại những thời điểm khác nhau. Đường cong này có dạng hình sin.
 Đồ thị của li độ x phụ thuộc vào thời gian là một đường hình sin.
 Phương trình của dao động điều hoà:
 Dao động được mô tả bằng phương trình x = Acos( t
 + )(cm, s) được gọi là dao động điều
hòa. Vật nặng của con lắc đang dao động điều hòa gọi là vật dao động điều hòa. -A O A x
 Các đại lượng đặc trưng cho dao động điều hòa:
+ x là li độ (tọa độ) → độ lệch so với vị trí cân bằng [m, cm].
+ A là giá trị cực đại của li độ hay biên độ → phụ thuộc cách kích thích dao động [m, cm]. t = 0
+ (t + ) là pha của dao động tại thời điểm t → xác định trạng thái A φ
dao động tại thời điểm t [rad]. 0 -A x
+  là pha ban đầu của dao động → xác định trạng thái dao động tại 0
thời điểm t = 0 [rad] → phụ thuộc cách kích thích dao động.
+  là là tần số góc → luôn luôn có giá trị dương → phụ thuộc vào 2π
cấu tạo của hệ dao động [rad/s]. ω = 2πf = T Chú ý:
 Quỹ đạo chuyển động của con lắc đơn là một đoạn thẳng có chiều dài L = 2A
 Trong mỗi chu kì vật dao động, vật qua vị trí cân bằng 2 lần, qua vị trí biên dương 1 lần, qua
vị trí biên âm 1 lần, qua vị trí khác 2 lần (1 lần (+), 1 lần (-)).
 Những đại lượng thay đổi trong quá trình dao động là: t, pha của dao động, li độ x.
 Những đại lượng không thay đổi trong quá trình dao động là: A, ω, T, f, . 
III. MỐI LIÊN HỆ GIỮA CHUYỂN ĐỘNG TRÒN ĐỀU VÀ DAO ĐỘNG ĐIỀU HOÀ: Trang 2


 Giả sử có một điểm M chuyển động tròn đều trên một đường tròn theo chiều dương (ngược
chiều kim đồng hồ) với tốc độ góc .
 Gọi P là hình chiếu vuông góc của điểm M trên trục Ox trùng với một đường kính của đường
tròn và có gốc trùng với tâm O của đường tròn. Ta thấy điểm P dao động trên trục Ox quanh gốc toạ độ O.
 Tại thời điểm t = 0, điểm M ở vị trí M0 được xác định bởi góc P OM =  rad. 1
 Sau t giây, tức là tại thời điểm t nó chuyển động đến điểm
vị trí điểm M xác định bởi góc P OM = t  +  rad. 1 ( )
 Khi ấy tọa độ x = OP của điểm P có phương trình là x = OM cos ( t  + ) = Acos( t  + )trong đó ta có v  = . R
 Kết luận: Một dao động điều hòa có thể được coi như hình chiếu của một chuyển động tròn
đều xuống đường thẳng nằm trong mặt phẳng quỹ đạo. ✓
Bảng so sánh tương quan giữa DĐĐH và CĐTĐ:
Dao động điều hòa x = Acos(ωt+  )
Chuyển động tròn đều (O, R = A; ω) A là biên độ
R = A là bán kı́nh  là tần số góc ω là tốc độ góc
t +  là pha dao động
t +  là tọa độ góc v
= A là tốc độ cực đại
v = R là tốc độ max
✓ Nếu trong khoảng thời gian t , vecto OM quét được một góc  , ta có mối liện hệ sau:  (rad) = ω . t 2π → T   ✓ T T
Bảng quy đổi thời gian:   t = = → t = ? n.2 2n n Độ 0 360 0 180 0 120 0 90 0 60 0 45 0 30 Rad 2π π 2π / 3 π / 2 π / 3 π / 6 π / 4 Thời gian T T / 2 T / 3 T / 4 T / 6 T / 12 T / 8
✓ Quãng đường vật dao động điều hòa đi được trong 1 dao động toàn phần là 4A
✓ Quãng đường vật dao động điều hòa đi được trong ½ dao động toàn phần là 2A
2.4. Mô tả dao động điều hòa: Trang 3

B BÀI TẬP TỰ LUẬN   
Câu 1: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 2 cos 2 t  −   (cm).  6 
a. Xác định biên độ, chu kì, tần số và pha ban đầu.
b. Xác định chiều dài quỹ đạo.
c. Xác định li độ của vật ở thời điểm t = 1 s. Hướng dẫn giải a. - Biên độ A = 2 cm. 2 2 - Chu kì T = = =1 s.  2 - Tần số 1 f = = 1 Hz T
b. Chiều dài quỹ đạo L = 2A = 4 cm.
c. Li độ tại thời điểm t = 1 s:   
- Thay t = 1 s vào phương trình đã cho ta được x = 2 cos 2 .1  − = 3   (cm).  6 
Câu 2: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 4cos(2πt + ) cm. Xác định biên độ, chu 2
kỳ và vị trí ban đầu của vật? Hướng dẫn giải
- Đồng nhất phương trình với phương trình chuẩn dao động điều hòa x = Acos(ωt + φ), ta được: + Biên độ A = 4 cm. 2π
+ Tần số góc ω = 2π rad/s → T = 2π = = 1 s. ω 2π 
- Thời điểm ban đầu là lúc t = 0, thay vào phương trình, được x = 4cos = 0, thời điểm ban đầu 2
vật đang ở vị trí cân bằng và chuyển động theo chiều âm.
Câu 3: Một vật dao động điều hòa theo phương trình x = 5cos(10 t  )(cm).Hãy xác định:
a. Biên độ, chu kì và tần số của vật.
b. Pha dao động và li độ của vật tại thời điểm t = 0,075 s. Hướng dẫn giải a. - Biên độ A = 5 cm. 2 2 - Chu kì T = = = 0,2 s.  10 1 1 - Tần số f = = = 5 Hz. T 0.2 3π
b. Pha dao động tại thời điểm t = 0,075 s là Δφ = t =  10π.0,075 = rad. 4
Thay t = 0,075 vào phương trình li độ ta được x = 5cos(10 .  0,075) = 2 − ,5 2 (cm). Trang 4