Lý thuyết Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa (Kết nối tri thức 2024) hay, chi tiết | Vật Lí 11

12.9 K

Với tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 5: Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa hòa sách Kết nối tri thức hay, chi tiết cùng với 10 bài tập trắc nghiệm chọn lọc có đáp án giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Vật Lí 11.

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 5: Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

A. Lý thuyết Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

I. Động năng

- Động năng của vật dao động điều hòa được xác định bởi biểu thức

Wd=12mω2(A2x2)

 Lý thuyết Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa (Kết nối tri thức 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 2)

- Đồ thị cho thấy, khi vật đi từ VTCB tới vị trí biên thì động năn của vật đang từ cực đại giảm đến 0. Khi vật đi từ vị trí biên về VTCB thì động năng của vật tăng từ 0 đến giá trị cực đại

II. Thế năng

- Theo định luật bảo toàn năng lượng, nếu bỏ qua ma sát thì động năng của vật không mất đi mà chuyển dần thành thế năng của vật và ngược lại nên ta có:

Wt=12mω2x2

 Lý thuyết Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa (Kết nối tri thức 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 3)

- Đồ thị biến thiên thế năng theo li độ x cũng là một đường Parabol nhưng bề lõm hướng lên như hình 5.2 và có giá trị cực đại: Wtmax=Wdmax=12mω2A2

III. Cơ năng

- Trong dao động điều hòa, có sự chuyển hóa qua qua lại giữa động năng và thế năng của vật, còn cơ năng, tức tổng động năng và thế năng thì được bảo toàn

W=Wd+Wt=12mω2A2

IV. Cơ năng của con lắc đơn và con lắc lò xo

1. Con lắc lò xo

Lý thuyết Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa (Kết nối tri thức 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 4)

- Nếu bỏ qua ma sát thì dao động của con lắc lò xo là dao động điều hòa

- Chọn mốc thế năng ở VTCB thì thế năng của con lắc lò xo khi ở li độ x là:

Wt=12kx2

Với k là độ cứng lò xo

Ta có: ω=km và chu kì của con lắc lò xo là: T=2πmk

- Cơ năng của con lắc lò xo: W=Wd+Wt=12mω2A2=hằng số

2. Con lắc đơn

- Vị trí của con lắc đơn được xác định bằng li độ dài s hay li độ góc α

Lý thuyết Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa (Kết nối tri thức 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 5)

- Thế năng của con lắc đơn là thế năng trọng trường. Chọn mốc thế năng ở VTCB thì thế năng của con lắc ở li độ góc α là:

 

Wt=mglα22=12mgls2

- Ta có: ω=gl

- Tương tự với con lắc lò xo ta có: W=12mω2A2=hằng số

Sơ đồ từ duy Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

Lý thuyết Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa (Kết nối tri thức 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 1)
 

B. Trắc nghiệm Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

Câu 1: Con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 100g gắn với một lò xo nhẹ. Con lắc dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = 10cos10πt (cm). Mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Lấy π2 = 10. Cơ năng của con lắc bằng :

A. 0,10 J.                      

B. 0,50 J.                      

C. 0,05 J.                      

D. 1,00 J.

Cơ năng của con lắc: W=12mω2A2=12.0,1.102.π2.0,12=0,5J

Đáp án đúng là B

Câu 2: Cơ năng của một vật dao động điều hòa

A. biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ bằng một nửa chu kỳ dao động của vật.

B. tăng gấp đôi khi biên độ dao động của vật tăng gấp đôi.      

C. bằng động năng của vật khi vật tới VTCB.

D. biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ bằng chu kỳ dao động của vật.

Đáp án đúng là C

Câu 3. Khi nói về năng lượng của một vật dao động điều hòa, phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Thế năng và động năng của vật được bảo toàn trong quá trình dao động.

B. Cơ năng của vật biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

C. Động năng của vật đạt cực đại khi vật ở vị trí biên.

D. Thế năng của vật đạt cực đại khi vật ở vị trí biên.

A – sai, vì trong dao động điều hòa thế năng và động năng biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

B – sai, vì trong dao động điều hòa cơ năng của vật được bảo toàn.

C – sai, vì tại vị trí biên v = 0 nên động năng bằng 0.

D – đúng vì Wt=12kx2 nên khi vật ở biên thì li độ x đạt cực đại.

Đáp án đúng là D.

Câu 4. Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox. Khi chất điểm đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì

A. thế năng của chất điểm giảm.

B. động năng của chất điểm tăng.

C. cơ năng được bảo toàn.

D. Cả A, B và C đều đúng.

Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox. Khi chất điểm đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì:

+ Li độ giảm => thế năng giảm.

+ Vận tốc tăng => động năng tăng.

+ Cơ năng được bảo toàn.

Đáp án đúng là D.

Câu 5. Một con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc α0. Lấy mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Ở vị trí con lắc có động năng bằng thế năng thì li độ góc của nó bằng:

A. ±α022.

B. ±α023.

C. ±α02.

D. ±α02.

Ở vị trí con lắc có động năng bằng thế năng, ta có:

Wt=Wđ=W2mgα22=12mgα022α=±α02

Đáp án đúng là C.

Câu 6. Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ và vật nhỏ khối lượng 100g đang dao động điều hòa theo phương ngang, mốc tính thế năng tại vị trí cân bằng. Từ thời điểm t1= 0 đến t2= π48 s, động năng của con lắc tăng từ 0,096 J đến giá trị cực đại rồi giảm về 0,064 J. Ở thời điểm t2, thế năng của con lắc bằng 0,064 J. Biên độ dao động của con lắc là

A. 6 cm.

B. 7 cm.

C. 8 cm.

D. 9 cm.

Tại thời điểm t2 động năng bằng thế năng: Trắc nghiệm Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 5 (có đáp án): Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà

Tại thời điểm t1 = 0 thì Wđ=0,096=3W4;Wt=W4 nên lúc này x0=±A2

Ta có thể biểu diễn quá trình chuyển động như trên hình vẽ sau:

Trắc nghiệm Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 5 (có đáp án): Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà

Ta có: t1=T12+T8=π48sT=0,1π(s)ω=2πT=20rad/s

Biên độ tính từ công thức: W=mω2A22

A=2Wmω2=2.0,1280,1.202=0,08m=8cm

Đáp án đúng là C.

Câu 7: Một vật nhỏ có khối lượng m dao động điều hòa trên trục Ox, mốc thế năng tại vị trí cân bằng. Khi gia tốc của vật có độ lớn bằng một nửa độ lớn gia tốc cực đại thì tỉ số giữa thế năng và động năng là

A. 14.                              

B. 2.                               

C. 3.                               

D. 13.

a=amax2x=A2Wt=W4Wt=Wd3.

Đáp án đúng là D

Câu 8: Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Biết lò xo có độ cứng 36 N/m và vật nhỏ có khối lượng 100g. Lấy π2 = 10 . Động năng của con lắc biến thiên theo thời gian với tần số

A. 6 Hz.                        

B. 12 Hz.                      

C. 1 Hz.                        

D. 3 Hz.

Gọi f là tần số dao động của con lắc thì động năng của con lắc biến thiên theo thời gian với tần số 2f

Tần số dao động: f=12πkm=12π360,1=3Hz

Vậy động năng của con lắc biến thiên theo thời gian với tần số f’ = 2.3 = 6Hz

Đáp án đúng là A

Câu 9: Một con lắc lò xo nằm ngang, một đầu cố định, một đầu gắn với vật khối lượng 100 g dao động theo phương trình x = 8cos(10t ) ( x tính băng cm, t tính bằng s). Thế năng cực đại của vật là:

A. 16 mJ.                      

B. 320 mJ.                    

C. 128 mJ.                    

D. 32 mJ.

Thế năng cực đại bằng cơ năng của vật

Trắc nghiệm Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 5 (có đáp án): Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà

Đáp án đúng là D

Câu 10: Khi nói về năng lượng của một vật dao động điều hòa, phát biểu nào sau đây là đúng ?

A. Thế năng của vật đạt giá trị cực đại khi vật đi qua vị trí cân bằng.

B. Cơ năng của vật biến thiên tuần hoàn với chu kì bằng 1/2 chu kì dao động điều hòa.

C. Thế năng và động năng của vật biến thiên tuần hoàn với cùng tần số.

D. Trong mỗi chu kì dao động của vật có hai thời điểm ứng với lúc thế năng bằng động năng.

Thế năng và động năng của một vật dao động điều hoà biến thiên tuần hoàn với cùng tần số.

Đáp án đúng là C

Video bài giảng Vật Lí 11 Bài 5: Động nặng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa - Kết nối tri thức

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 3: Vận tốc, gia tốc trong dao động điều hòa

Lý thuyết Bài 5: Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

Lý thuyết Bài 6: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng

Lý thuyết Bài 8: Mô tả sóng

Lý thuyết Bài 9: Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ

 

Đánh giá

0

0 đánh giá