Với lời giải SBT Vật lí 11 trang 16 chi tiết trong Chủ đề 1: Dao động Cánh diều giúp học sinh dễ dàng xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập trong SBT Vật lí 11. Mời các bạn đón xem:

Giải SBT Vật lí 11 Chủ đề 1: Dao động

Bài 1.38 trang 16 SBT Vật Lí 11: Đồ thị Hình 1.17 mô tả sự thay đổi động năng của một vật dao động điều hoà có khối lượng 0,40 kg theo thời gian. Xác định:

a) Chu kì của dao động.

b) Tốc độ cực đại của vật.

c) Biên độ của dao động.

d) Gia tốc cực đại của vật dao động.

Lời giải:

a) Chu kì của năng lượng là Tw = 0,4 s

=> Chu kì của dao động là T = 2Tw = 2.4 = 0,8 s.

b) Ta có $\mathrm{W}={\mathrm{W}}_{dmax}=\frac{1}{2}m{v}_{max}^2\Rightarrow v_{max}=\sqrt{\frac{2\mathrm{W}}{m}}=\sqrt{\frac{2,0.16}{0,4}}=0,28\mathrm{m}/\mathrm{s}$

c) Tần số góc dao động: $\omega =\frac{2\pi }{T}=\frac{2\pi }{0,8}=7,9\mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{d}/\mathrm{s}$

Ta có $v_{max}=\omega A\Rightarrow A=\frac{v_{max}}{\omega }=\frac{0,28}{7,9}=0,036\mathrm{m}$

d) Gia tốc cực đại của vật: $a_{max}={\omega }^{2}A=7,9^2.0,036=2,25\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$

Bài 1.39 trang 16 SBT Vật Lí 11: Một con lắc lò xo dao động điều hoà trên mặt bàn nằm ngang không ma sát với tần số 2,0 Hz. Khối lượng của vật gắn với lò xo là 0,20 kg. Tại thời điểm ban đầu, vật ở vị trí có li độ 5,0 cm và vận tốc – 0,30 m/s.

a) Viết phương trình li độ của vật.

b) Xác định tốc độ cực đại và gia tốc cực đại của vật.

c) Tìm vị trí của vật tại thời điểm 0,40 s.

d) Tìm cơ năng dao động của con lắc.

e) Tìm các vị trí mà tại đó con lắc có động năng gấp 3 lần thế năng.

Lời giải:

a) Tần số góc: $\omega =2\pi f=2\pi .2=4\pi \mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{d}/\mathrm{s}$

Ta có hệ thức vuông pha giữa li độ và vận tốc:

$\frac{x^2}{A^2}+\frac{v^2}{{\omega }^2{A}^2}=1$

$\Rightarrow A=\sqrt{x^2+\frac{v^2}{{\omega }^2}}=\sqrt{5^2+\frac{{\left(-30\right)}^2}{{\left(4\pi \right)}^2}}=5,54\mathrm{c}\mathrm{m}$

Phương trình li độ của vật có dạng: $x=A\cos \left(\omega t+\phi \right)\iff x=5,54\cos \left(4\pi t+\phi \right)$

Tại t = 0, vật có vận tốc v < 0 => vật đang chuyển động ngược chiều dương

=> $0<\phi <\pi \mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{d}$

Tại t = 0, vật có li độ x = 5 cm, thay vào phương trình li độ, ta được:

$5=5,54\cos \phi \Rightarrow \cos \phi =\frac{5}{5,54}\Rightarrow \phi =0,45$

Vậy phương trình li độ của vật là: $x=5,54\cos \left(4\pi t+0,45\right)\left(\mathrm{c}\mathrm{m}\right)$

b) Tốc độ cực đại của vật là: $v_{max}=\omega A=4\pi .5,54=69,62\mathrm{c}\mathrm{m}/\mathrm{s}$

Gia tốc cực đại của vật là: $a_{max}=\omega A^2=4\pi .5,{54}^2=385,68\mathrm{c}\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$

c) Thay t = 0,4 vào phương trình li độ:

$x=5,54\cos \left(4\pi .0,4+0,45\right)=3,83\mathrm{c}\mathrm{m}$

Vậy tại thời điểm t = 0,4 s, vật ở vị trí li độ x = 3,83 cm.

d) Cơ năng dao động của con lắc là: $W=\frac{1}{2}m{v}_{max}^2=\frac{1}{2}.0,2.0,{696}^2=0,048\mathrm{J}$

e) Từ đề bài, ta có:

$\begin{array}{l}{W}_d=3W_t\\ \Rightarrow x=\pm \frac{A}{\sqrt{n+1}}=\pm \frac{5,54}{\sqrt{3+1}}\\ \Rightarrow x=\pm 2,77\mathrm{c}\mathrm{m}\end{array}$

Tại 4 vị trí tương ứng với li độ $x=\pm 2,77\mathrm{c}\mathrm{m}$, con lắc có động năng gấp 3 lần thế năng.