Bộ 3 đề thi giữa kì 1 Vật lý 11 Kết nối tri thức cấu trúc mới có đáp án - Đề 3

Đáp án đúng là A

Đồ thị của dao động điều hòa là một đường hình sin.

Đáp án đúng là A

Chu kì: $T = \frac{t}{N} = \frac{\pi }{2}\,\left( s \right) \Rightarrow \omega = \frac{{2\pi }}{T} = 4\,\left( {rad/s} \right).$

Tại thời điểm ban đầu:

$\left\{ \begin{array}{l}v = - 12\sqrt 3 \,\left( {cm/s} \right)\\a = - 48\,\left( {cm/{s^2}} \right)\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l} - 4A\sin \varphi = - 12\sqrt 3 \,\\ - {4^2}Acos\varphi = - 48\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}\sin \varphi = \frac{{3\sqrt 3 }}{A}\left( { > 0} \right)\\\cos \varphi = \frac{3}{A}\end{array} \right.$

Chia vế: $\tan \varphi = \sqrt 3 \Rightarrow \varphi = \frac{\pi }{3}\,$ (vì $\sin \varphi > 0$)$\Rightarrow A = \frac{{3\sqrt 3 }}{{\sin \varphi }} = 6\,\left( {cm} \right).$

Phương trình dao động: $x = 6\cos \left( {4t + \frac{\pi }{3}} \right)\,cm.$

Đáp án đúng là A

Tần số góc của dao động là: $\omega = \sqrt {\frac{k}{m}} = 10\sqrt {10} (rad/s)$

Áp dụng công thức độc lập thời gian cho hai đại lượng vuông pha a và v ta được:

${\left( {\frac{v}{{\omega A}}} \right)^2} + {\left( {\frac{a}{{{\omega ^2}A}}} \right)^2} = 1$$\Rightarrow \left| a \right| = {\omega ^2}A\sqrt {1 - {{\left( {\frac{v}{{\omega A}}} \right)}^2}} = 10\sqrt 3 (m/{s^2})$

Đáp án đúng là A

Ta có: ${T_1} = 2\pi \sqrt {\frac{{{\ell _1}}}{g}}$ và ${T_2} = 2\pi \sqrt {\frac{{{\ell _2}}}{g}}$$\Rightarrow \frac{{{T_1}}}{{{T_2}}} = \sqrt {\frac{{{\ell _1}}}{{{\ell _2}}}} = \frac{1}{2} \Rightarrow \frac{{{\ell _1}}}{{{\ell _2}}} = \frac{1}{4}$

Đáp án đúng là A

Một hệ dao động cơ đang thực hiện dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ.

Đáp án đúng là D

Vận tốc bằng 0 ở vị trí biên nên thời điểm đầu tiên là $\frac{T}{4}.$

Đáp án đúng là C

Một chất điểm dao động điều hòa với phương trình x = Acos(ωt + φ), trong đó ω có giá trị dương. Đại lượng ω gọi là tần số góc của dao động.

Đáp án đúng là D

Từ đồ thị ta thấy ban đầu (t = 0) vật ở vị trí $x = 0$, đồ thị hướng xuống nên x đang giảm $\Rightarrow \varphi > 0\,.$

Ta có: $\left\{ \begin{array}{l}x = A\cos \varphi = 0\\\varphi > 0\end{array} \right. \Rightarrow \varphi = + \frac{\pi }{2}$

Đáp án đúng là C

Chiều dài của con lắc: $\ell = \frac{{g{T^2}}}{{4{\pi ^2}}} = \frac{{10.4}}{{4.10}} = 1\,m.$

Vận tốc của con lắc ở vị trí $\alpha = 0{,}06\,rad\,$:

$v = \sqrt {g\ell \left( {\alpha _0^2 - {\alpha ^2}} \right)} = \sqrt {10.1.\left( {0,{{15}^2} - 0,{{06}^2}} \right)} = \sqrt {0{,}189} \,m/s.$

Động năng của con lắc ở vị trí $\alpha = 0{,}06\,rad$:

${{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}m{v^2} = \frac{1}{2}.0{,}05.0{,}189 = 4,{725.10^{ - 3}}\,J.$

Đáp án đúng là A

Tốc độ của một vật dao động điều hòa cực là lúc đi qua vị trí cân bằng: $v = \omega A$.

Đáp án đúng là B

Ta có: $a = - {\omega ^2}x \Rightarrow B$

Đáp án đúng là D

Đối với vật dao động điều hòa:

Quỹ đạo chuyển động là một đoạn thẳng

Li độ biến thiên theo thời gian theo hàm sin (cos)

Lực kéo về: $F = k.x \Rightarrow$ Lực kéo về cũng biến thiên điều hòa theo thời gian.

Đáp án đúng là B

Vectơ gia tốc của vật luôn hướng về vị trí cân bằng (bằng 0, đổi chiều, đổi dấu tại VTCB). Mà vectơ vận tốc luôn hướng theo chiều chuyển động của vật nên vectơ vận tốc và vectơ gia tốc của vật cùng chiều khi vật chuyển động về vị trí cân bằng

Đáp án đúng là D

Ta có chu kỳ dao động của con lắc đơn là: $T = 2\pi \sqrt {\frac{\ell }{g}} .$

=> Chu kỳ chỉ phụ thuộc vào chiều dài con lắc ℓ và gia tốc trọng trường g mà gia tốc trọng trường phụ thuộc vào vĩ độ địa lý nên chu kỳ cũng phụ thuộc vào vĩ độ địa lý.

Chu kỳ không phụ thuộc vào khối lượng.

Đáp án đúng là A

Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số của ngoại lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ

Đáp án đúng là C

Dao động duy trì là dao động được cấp bù năng lượng sau mỗi chu kỳ sao cho biên độ và tần số của dao động đều không đổi

Đáp án đúng là C

Từ đồ thị, ta thấy điểm cao nhất của đồ thị ứng với $x = 6\,cm = A.$

Tại thời điểm ban đầu (t = 0) vật đi qua vị trí $x = - 3$cm theo chiều dương, sau khoảng thời gian 0,2 s thì trạng thái này lặp lại. Vậy chu kì của dao động: $T = 0{,}2s \Rightarrow \omega = \frac{{2\pi }}{T} = 10\pi$rad/s.

Trạng thái của vật tại thời điểm ban đầu: $\left\{ \begin{array}{l}x = - 3 = 6\cos \varphi \\v > 0\end{array} \right. \Rightarrow \varphi = - \frac{{2\pi }}{3}$

Phương trình dao động của vật:

$x = 6\cos \left( {10\pi t - \frac{{2\pi }}{3}} \right) \Rightarrow v = 60\pi \cos \left( {10\pi t - \frac{\pi }{6}} \right)$cm.

Đáp án đúng là C

Động năng và thế năng của vật bằng nhau (n = 1) ở vị trí có li độ:

$x = \pm \frac{A}{{\sqrt {1 + 1} }} = \pm \frac{A}{{\sqrt 2 }}$

Khoảng thời gian liên tiếp giữa hai lần động năng bằng thế năng chính là khoảng thời gian liên tiếp giữa hai lần li độ của vật có độ lớn $\frac{A}{{\sqrt 2 }}$ nên khoảng thời gian đó là: $\Delta t = \frac{T}{4} = 0{,}125s \Rightarrow T = 0{,}5\,s \Rightarrow \omega = 4\pi$rad/s

Cơ năng của vật: ${\rm{W}} = \frac{1}{2}m{\omega ^2}{A^2} = 0{,}125J \Rightarrow$ biên độ dao động của vật:

$A = \sqrt {\frac{{2W}}{{m{\omega ^2}}}} = \sqrt {\frac{{2.0{,}125}}{{1.{{\left( {4\pi } \right)}^2}}}} \approx 0{,}04\,m = 4\,cm.$

a) – Đúng

b) – Sai, dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của một vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian.

c) – Đúng

d) – Sai, đồ thị của dao động điều hòa là một đường hình sin.

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai.

a) – Sai, vì lực hồi phục chỉ tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo khi lò xo nằm ngang.

b) – Đúng

c) – Đúng.

d) – Sai, vì lực hồi phục chỉ tỉ lệ với độ biến dạng của lò xo khi lò xo nằm ngang.

Đáp án: a) Sai; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai.

a) – Đúng

b) – Sai, vì khi con lắc đơn dao động thì không có vị trí nào lực căng sợi dây cân bằng với trọng lực vì $\frac{{{T_{VTCB}}}}{P} = \frac{{mg\left( {3 - 2\cos {\alpha _o}} \right)}}{{mg}} \ne 1$.

c) – Đúng

d) – Sai, chuyển động của con lắc từ vị trí cân bằng ra vị trí biên là chậm dần.

Đáp án: a) Đúng; b) Sai; c) Đúng; d) Sai.

a) – Sai, vì cơ năng của dao động tắt dần giảm dần theo thời gian.

b) – Đúng.

c) – Đúng

d) – Sai, vì nguyên nhân gây ra dao động tắt dần là lực ma sát và lực cản môi trường (ngoại lực).

Đáp án: a) Sai; b) Đúng; c) Đúng; d) Sai.

Chu kì dao động của quả lắc: $T = \frac{t}{N} = \frac{{5.60}}{{100}} = 3\,\left( s \right)$

Xét khoảng thời gian: $t' = 1{,}5\,\left( s \right) = \frac{T}{2} \Rightarrow S = 2A = 12\,\left( {cm} \right)$

Tốc độ chuyển động trung bình của quả nặng: $\left| {\overline v } \right| = \frac{S}{{t'}} = \frac{{12}}{{1{,}5}} = 8\,\left( {cm/s} \right).$

Biên độ dao động: $A = \frac{L}{2} = 5\,\left( {cm} \right) = 0{,}05\,\left( m \right).$

Công thức tính gia tốc cực đại: ${a_{\max }} = {\omega ^2}A \Rightarrow \omega = \sqrt {\frac{{{a_{\max }}}}{A}} = \sqrt {\frac{{20}}{{0{,}05}}} = 20\left( {rad/s} \right).$

Công thức tính tần số góc của con lắc lò xo:

$$\omega = \sqrt {\frac{k}{m}} \Rightarrow k = m{\omega ^2} = 0,{05.20^2} = 20\left( {N/m} \right).$$

Chu kì của con lắc đơn: $T=2π\sqrt{\frac{l}{g}}\Rightarrow \{\begin{matrix}T\sim \sqrt{l} \\ l\sim {T}^{2}\end{matrix}$

Khi thay đổi chiều dài dây treo:

$\ell = {\ell _1} + 6{\ell _2} \Rightarrow {T^2} = T_1^2 + 6T_2^2 \Rightarrow T = \sqrt {T_1^2 + 6T_2^2} = \sqrt {{5^2} + {{6.2}^2}} = 7\,\left( s \right).$

Tần số góc: $\omega = 2\pi f = 6\pi \,\left( {rad/s} \right).$

Bài cho biết: ${v_{\max }} = \omega A = 30\pi \,\left( {cm/s} \right) \Rightarrow A = 5\,\left( {cm} \right),x = 4\,cm.$

Tốc độ chuyển động của chất điểm: $\left| v \right| = \omega \sqrt {{A^2} - {x^2}} = 18\pi \,\left( {cm/s} \right).$

Quãng đường vật đi được trong một chu kì là: ${S_T} = 4{\rm{A}} \Rightarrow A = 5cm$

Cơ năng của con lắc: ${\rm{W}} = \frac{1}{2}k{{\rm{A}}^2} = 0{,}1J$

Để ba lô dao động mạnh nhất khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng

Chu kì dao động của ba lô bằng với chu kì dao động riêng của xe khi đi qua chỗ nối

T$_{thanh ray}$ = T$_{cưỡng bức}$$\Rightarrow \frac{{\Delta S}}{v} = 2\pi \sqrt {\frac{m}{k}} \Rightarrow \frac{{12{,}5}}{v} = 2\pi \sqrt {\frac{{16}}{{900}}} \Rightarrow v = 15\left( {m/s} \right)$