Trong đề thi THPT Quốc gia môn Vật lí những năm gần đây, các câu thuộc chủ đề ”Dao động cơ học” chiếm số lượng khá lớn, cỡ 6 đến 8 câu. Phân loại các các câu hỏi trong đề thi theo lĩnh vực kiến thức, ta thấy các dạng câu hỏi cơ bản trong dao động điều hòa là:
Đại cương về dao động điều hòa;
Khảo sát dao động điều hoà;
Năng lượng trong dao động điều hòa;
Con lắc lò xo;
Con lắc đơn;
Tổng hợp các dao động điều hòa;
Dao động tắt dần;
Dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng.
Trong bài này, Blog Học cùng HCV sẽ cùng bạn Tóm tắt lí thuyết về Năng lượng trong dao động điều hòa và làm các câu trắc nghiệm để nắm chắc dạng toán này, góp phần chinh phục kì thi THPT sắp tới nhé.
Tóm tắt lý thuyết về Năng lượng trong dao động điều hòa
Một vật dao động điều hòa có Cơ năng bằng tổng động năng và thế năng, cơ năng được bảo toàn theo định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, nghĩa là: khi động năng giảm thì thế năng tăng và ngược lại. Trong quá trình dao động, tại các vị trí đặc biệt, khi thế năng bằng “0” thì động năng đạt cực đại, khi thế năng đạt cực đại thì động năng là nhỏ nhất, bằng “0”.
Công thức tính cơ năng của vật dao động điều hòa:
Trong công thức trên, Công thức tính động năng Eđ là:
Công thức tính thế năng Et là:
Với con lắc lò xo, Năng lượng trong dao động điều hòa cũng bằng tổng Động năng và Thế năng.
Công thức tính động năng của con lắc lò xo:
Công thức tính thế năng của con lắc lò xo:
Tóm tắt quan trọng về năng lượng trong dao động điều hòa:
Dao động điều hoà có tần số góc là ω, tần số f, chu kỳ T. Thì động năng và thế năng biến thiên với tần số góc 2ω, tần số 2f, chu kỳ T/2.
Động năng và thế năng trung bình trong thời gian nT/2 (n∈N*, T là chu kỳ dao động) là: .
Năng lượng dao động điều hòa đặc trưng là đại lượng được bảo toàn.
Năng lượng của con lắc lò xo bao gồm động năng và thế năng đàn hồi.
Khi tính năng lượng phải đổi đơn vị khối lượng về kg, vận tốc về m/s và li độ về mét.
Đơn vị năng lượng theo hệ SI là Jun (1J=1kg*1m2/s2).
Động năng cực đại bằng cơ năng.
Thế năng cực đại bằng cơ năng.
Trong một chu kì dao động, có 4 lần thế năng bằng động năng, tổng quát: có 4 lần động năng bằng n lần thế năng nha.
Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp động năng bằng thế năng là: T/4.
Động năng bằng thế năng tại x=A2:
Động năng bằng 3 lần thế năng tại vị trí: x=A2, thời gian ngắn nhất khi đi qua VTCB nhé.
Khoảng thời gian hai lần liên tiếp thế năng cực đại chính là khoảng thời gian đi từ biên này đến biên kia và bằng T2.
Dùng sơ đồ vòng tròn lượng giác dưới đây để giải các bài toán năng lượng trong dao động điều hòa rất hiệu quả:
Câu hỏi trắc nghiệm chủ đề Năng lượng trong dao động điều hòa
Link tải file word: tại đây https://docs.google.com/document/d/1_4l9EksVdYhTcz6Fbn0fZVvGbLimmHGD/edit?usp=sharing&ouid=113625407205664891271&rtpof=true&sd=true
213B013 Điều nào sau đây đúng khi nói về năng lượng dao động
A. Cơ năng của con lắc phụ thuộc vào sự kích thích ban đầu
B. Cơ năng của hệ tỉ lệ với biên độ dao động
C. Khi qua VTCB cơ năng bằng động năng cực đại
D. Cả A và C
213B023 Một vật khối lượng 750g dao động điều hòa với biên độ 4 cm, chu kì 2s, lấy π 2 =10. Năng lượng dao động của vật là
A. 60 kJ B. 60 J
C. 6 mJ D. 6 J
213B033 Trong dao động điều hòa, li độ, vận tốc và gia tốc là ba đại lượng biến đổi điều hòa theo thời gian và có
A. Cùng biên độ B. Cùng pha
C. Cùng tần số góc D. Cùng pha ban đầu
213B042 Một chất điểm dao động điều hòa với biên độ 8 cm, trong thời gian 1 phút chất điểm thực hiện được 40 dao động. Chất điểm đó có vận tốc cực đại là
A. 1,91 cm/s B. 33,5 cm/s
C. 320 cm/s D. 5 cm/s.
11NB3 Trong dao động cưỡng bức, biên độ dao động của vật
A. luôn tăng khi tần số ngoại lực tăng.
B. luôn giảm khi tần số ngoại lực tăng.
C. đạt cực đại khi tần số ngoại lực bằng tần số riêng của hệ.
D. không phụ thuộc biên độ ngoại lực.
17TH2 Con lắc lò xo gồm vật có khối lượng m, lò xo có độ cứng k. Công thức tính tần số dao động của con lắc là
A. B. C. D.
19TH2 Một con lắc đơn dao động điều hòa với chu kì 1s ở nơi có gia tốc trọng trường Chiều dài con lắc là
A. 100 cm. B. 25 cm. C. 50 cm D. 75 cm.
24NB4 Một vật đang dao động điều hòa thì vectơ gia tốc của vật luôn
A. hướng ra xa vị trí cân bằng. B. cùng chiều chuyển động của vật.
C. ngược chiều chuyển động của vật. D. hướng về vị trí cân bằng.
29TH1 Một con lắc lò xo có độ cứng 20 N/m, dao động điều hòa với biên độ 5 cm. Gốc thế năng tại vị trí cân bằng. Khi vật nặng qua vị trí có li độ 2 cm thì động năng của nó bằng
A. 0,021 J. B. 0,029 J.
C. 0,042 J. D. 210 J.
