10 câu Trắc nghiệm Vật lí 11 Kết nối tri thức Bài 6: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức (Đúng sai - Trả lời ngắn) có đáp án

Hướng dẫn

a) Dao động con lắc lò xo trong máy địa chấn là dao động cưỡng bức.

b) Đầu bút di chuyển và vẽ lên tờ giấy là do các dao động cưỡng bức từ các cơn địa chấn tác dụng lên lò xo.

c*)* Vì con lắc lò xo trong máy địa chấn dao động cưỡng bức nên tần số dao động bằng tần số ngoại lực cưỡng bức. Do đó tần số vào khoảng 30 Hz – 40 Hz.

d) Để kết quả ghi tốt nhất, cần thiết kế tần số riêng của lò xo có giá trị nhỏ so với tần 30 Hz – 40 Hz của địa chấn. Vì tần số riêng của lò xo gần tần số của địa chấn thì sẽ gây ra hiện tượng cộng hưởng, khi đó máy có thể cho kết quả đo không chính xác hoặc bị hỏng.

Hướng dẫn

a) Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng, biên độ dao động đạt giá trị cực đại.

b) Khi đi qua vị trí nối giữa hai thanh ray, xe lại tác dụng lực lên chiếc ba lô (coi là con lắc đơn). Ngoại lực này có tính tuần hoàn với chu kì: $T = \frac{s}{v} = \frac{{12}}{{10}} = 1{,}2\left( s \right)$

c) Chiếc ba lô treo trên trần toa xe coi như một con lắc đơn. Chu kì con lắc đơn là

${T_0} = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}}$

d) Chiếc ba lô rung lắc mạnh nhất là lúc xảy ra hiện tượng cộng hưởng.

${T_0} = T$

$2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} = 1{,}2$

$l = \frac{{1,{2^2}.g}}{{{{\left( {2\pi } \right)}^2}}} \simeq 0{,}36\left( m \right) = 36\left( {cm} \right)$

Hướng dẫn

a) Tại giá trị tần số ngoại lực là 2,55 Hz thì biên độ cực đại. Lúc này xảy ra hiện tượng cộng hưởng cơ học.

${f_0} = f = 2{,}55$ Hz

b) Áp dụng công thức $f = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{k}{m}}$

$m = \frac{k}{{4{\pi ^2}{f^2}}} = \frac{{64}}{{4{\pi ^2}.2,{{55}^2}}} = 0{,}25\left( {kg} \right) = 250\left( {gam} \right)$

c) Theo đồ thị như hình 2.13 ta thấy lúc đầu biên độ dao động tăng lên, sau đó giảm đi.

d) Biên độ dao động cưỡng bức không phụ thuộc pha ban đầu. Vậy biên độ không thay đổi.

Hướng dẫn

a) Theo hình 2.14. Trong nửa chu kì đầu tiên, khi vật đi từ biên độ dương A về biên độ âm A$_{1}$, vật nhận vị trí + x$_{0}$ là vị trí cần bằng tạm thời.

Vị trí + x$_{0}$ cách vị trí cân bằng ban đầu một khoảng

$\frac{{\mu mg}}{k} = \frac{{0{,}1.0{,}02.10}}{1} = 0{,}02\left( m \right) = 2\left( {cm} \right)$

b) Từ hình 2.5 nếu so với biên độ ban đầu A, biên độ dao động sau $\frac{1}{4}$chu kì bị giảm một lượng bằng độ dài đoạn Ox$_{0}$.

Vậy ${A_{1/4T}} = A - \frac{{\mu mg}}{k} = 10 - 2 = 8\left( {cm} \right)$

c) Độ giảm biên độ sau mỗi chu kì dao động là

$\Delta {A_T} = \frac{{4\mu mg}}{k} = \frac{{4.0{,}1.0{,}02.10}}{1} = 0{,}08\left( m \right) = 8cm$

d) Tần số góc của dao động là $\omega = \sqrt {\frac{k}{m}} = \sqrt {\frac{1}{{0{,}02}}} = 5\sqrt 2 \left( {rad/s} \right)$

Biên độ dao động lớn nhất A$_{max}$ = A$_{1/4}$ = 8 cm.

Tốc độ dao động cực đại của vật trong toàn bộ quá trình dao động là

${v_{\max }} = {A_{\max }}.\omega = 8.5\sqrt 2 = 40\sqrt 2 \left( {cm/s} \right)$

Đáp án:

0

,

7

2

Hướng dẫn

Tốc độ di chuyển của người $v = \frac{{2{,}5}}{{3{,}6}} = \frac{{25}}{{36}}\left( {m/s} \right)$

Nước trong xô sóng sánh mạnh nhất khi xảy ra cộng hưởng cơ học. Khi đó chu kì dao động riêng bằng chu kì ngoại lực

${T_0} = T = \frac{s}{v} = 0{,}72\left( s \right)$

Đáp án:

9

0

,

3

Hướng dẫn

Sau mỗi dao động, biên độ giảm 5%, còn lại 95%.

Cơ năng tỉ lệ thuận với bình phương biên độ, ta có tỉ lệ

Vậy cơ năng sau xấp xỉ bằng 90,3% cơ năng ban đầu

Đáp án:

1

,

2

7

Hướng dẫn

Độ giảm biên độ sau ¼ chu kì là: $\Delta {A_{1/4T}} = \frac{{\mu mg}}{k} = \frac{{0{,}1.0{,}4.10}}{{20}} = 0{,}02\left( m \right) = 2\left( {cm} \right)$

Tần số góc $\omega = \sqrt {\frac{k}{m}} = \sqrt {\frac{{20}}{{0{,}4}}} = 7{,}07\left( {rad/s} \right)$

Biên độ cực đại trong quá trình dao động: $A = 20 - 2 = 18\left( {cm} \right)$

Tốc độ cực đại trong quá trình dao động là:

${v_{\max }} = A.\omega = 18.7{,}07 = 127\left( {cm/s} \right)$=1,27 (m/s)

Đáp án:

5

Hướng dẫn

Chu kì dao động cưỡng bức bằng chu kì ngoại lực $T = \frac{{2\pi }}{\omega } = \frac{{2\pi }}{{\left( {\frac{{2\pi }}{5}} \right)}} = 5\left( s \right)$

Đáp án:

6

,

1

5

Hướng dẫn

Tần số dao động riêng ${f_0} = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{k}{m}} = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{{25.{\pi ^2}}}{{0{,}25}}} = 5\left( {Hz} \right)$

Nhận thấy f > f$_{0}$. Do đó biên độ dao động tăng dần khi f tăng dần từ 6,15 Hz đến 8,25 Hz. Vậy biên độ dao động có giá trị lớn nhất khi tần số là 6,15 Hz.

Đáp án:

4

Hướng dẫn

Mỗi nửa chu kì biên độ giảm 6 – 4 = 2 (mm)

Mỗi chu kì biên độ giảm 2.2 = 4 (mm)