Vật Lí lớp 12 - Giải bài tập SGK Vật Lí 12 hay nhất, chi tiết

Giải bài tập SGK Vật Lí lớp 12 hay nhất

Với giải bài tập Vật Lí lớp 12 hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập về nhà môn Vật Lí 12. Bên cạnh đó là các bài tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 12 [có kèm video bài giảng] và bộ bài tập trắc nghiệm theo bài học cùng với trên 100 dạng bài tập Vật Lí 12 với đầy đủ phương pháp giải giúp bạn ôn luyện để đạt điểm cao trong các bài thi môn Vật Lí 12.

Chương 1: Dao động cơ

Chương 2: Sóng cơ và sóng âm

Chương 3: Dòng điện xoay chiều

Chương 4: Dao động và sóng điện từ

Chương 5: Sóng ánh sáng

Chương 6: Lượng tử ánh sáng

Chương 7: Hạt nhân nguyên tử

Chương 8: Từ vi mô đến vĩ mô

Giải bài tập Vật Lí 12 Bài 1: Dao động điều hòa

Bài giảng: Đại cương về dao động điều hòa (phần 1) - Thầy Lê Xuân Vượng (Giáo viên VietJack)

C1 trang 10 SGK Vật Lí 12: Gọi Q là hình chiếu của điểm M lên trục y (H.1.2). Chứng minh rằng điểm Q dao động điều hòa.

Giải bài tập Vật Lí lớp 12 hay nhất, chi tiết

Trả lời:

Gọi Q là hình chiếu của điểm M lên trục Oy

Ta có tọa độ y = OQ của điểm Q có phương trình là :

y_Q = OMsin(ωt + φ)

Đặt OM = A, phương trình tọa độ y được viết lại là :

y_Q = Asin(ωt + φ)

Vì hàm sin hay cosin là một dao động điều hòa, nên dao động của điểm Q được gọi là dao động điều hòa.

Bài 1 (trang 9 SGK Vật Lí 12): Phát biểu định nghĩa của dao động điều hòa.

Lời giải:

Dao động điều hòa: là dao động được mô tả theo định luật hình sin (hoặc cosin) theo thời gian, phương trình có dạng: x = Asin(ωt + φ) hoặc x = Acos(ωt + φ). Đồ thị của dao động điều hòa là một đường sin (hình vẽ):

Bài 2 (trang 9 SGK Vật Lí 12): Viết phương trình của dao động điều hòa và giải thích các đại lượng trong phương trình.

Lời giải:

Phương trình của dao động điều hòa x= Acos(ωt + φ)

Trong đó :

- x : li độ của dao động (độ lệch của vật khỏi vị trí cân bằng) có đơn vị là centimet hoặc mét (cm ; m)

- A : biên độ dao động, có đơn vị là centimet hoặc mét (cm ; m)

- ω : tần số góc của dao động có đơn vị là radian trên giây (rad/s)

- (ωt + φ) : pha của dao động tại thời điểm t, có đơn vị là radian (rad)

- φ: pha ban đầu của dao động, có đơn vị là radian (rad)

Bài 3 (trang 9 SGK Vật Lí 12): Mối liên hệ giữa dao động điều hòa và chuyển động tròn đều thể hiện ở chỗ nào ?

Lời giải:

Một điểm P dao động điều hòa trên một đoạn thẳng luôn luôn có thể được coi là hình chiếu của một điểm M tương ứng chuyển động tròn đều lên đường kính là đoạn thẳng đó.

Bài 4 (trang 9 SGK Vật Lí 12): Nêu định nghĩa chu kì và tần số của dao động điều hòa.

Lời giải:

∗ Chu kì T (đo bằng giây (s)) là khoảng thời gian ngắn nhất sau đó trạng thái dao động lập lại như cũ hoặc là thời gian để vật thực hiện một dao động.

T = t/N = 2π/ω (t là thời gian vật thực hiện được N dao động)

∗ Tần số f (đo bằng héc: Hz) là số chu kì (hay số dao động) vật thực hiện trong một đơn vị thời gian:

f = N/t = 1/T = ω/2π (1Hz = 1 dao động/giây)

Bài 5 (trang 9 SGK Vật Lí 12): Giữa chu kì, tần số và tần số góc có mối liên hệ như thế nào ?

Lời giải:

Giữa chu kì T, tần số f và tần số góc ω liên hệ với nhau bởi hệ thức

với ω là tần số góc, đơn vị là radian trên giây (rad/s)

Bài 6 (trang 9 SGK Vật Lí 12): Một vật dao động điều hòa theo phương trình x= Acos(ωt + φ).

a) Lập công thức tính vận tốc và gia tốc của vật.

b) Ở vị trí nào thì vận tốc bằng 0 ? Ở vị trí nào thì gia tốc bằng 0 ?

c) Ở vị trí nào thì vận tốc có độ dài cực đại ? Ở vị trí nào thì gia tốc có độ lớn cực đại ?

Lời giải:

a) Công thức vận tốc v = x'(t) = - ωAsin(ωt + φ)

Công thức gia tốc a = v'(t) = - ω²Acos(ωt + φ) hay a = - ω²x

b) Tại vị trí biên x = ±A thì vận tốc bằng không.

Tại vị trí cân bằng x = 0 thì gia tốc bằng không.

c) Tại vị trí cân bằng x = 0, vận tốc cực đại.

Tại vị trí biên x = ±A, gia tốc có độ lớn cực đại.

....................................

Giải bài tập Vật Lí 12 Bài 2: Con lắc lò xo

C1 trang 11 SGK Vật Lí 12: Chứng minh rằng: Giải bài tập Vật Lí lớp 12 hay nhất, chi tiết có đơn vị giây.

Trả lời:

Từ công thức định luật II Niuton, ta có:

F = ma ⇒ 1N = 1kg.1m/s² → 1N/m = 1kg/s².

Đơn vị của k là (N/m), đơn vị của m là (kg)

→ Giải bài tập Vật Lí lớp 12 hay nhất, chi tiết có đơn vị là:

Vậy Giải bài tập Vật Lí lớp 12 hay nhất, chi tiết có đơn vị là giây (s).

C2 trang 12 SGK Vật Lí 12: Hãy cho biết một cách định tính, thế năng và động năng của con lắc thay đổi thế nào khi nó đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng và từ vị trí cân bằng đến vị trí biên.

Trả lời:

Con lắc đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng: giá trị x giảm dần ⇒ thế năng Et giảm dần ⇒ động năng Eđ tăng dần ⇒ giá trị của v tăng dần.

Tại vị trí cân bằng O: giá trị x = 0 ⇒ thế năng E_t = 0 ⇒ động năng cực đại E_đmax ⇒ vận tốc có giá trị cực đại.

Con lắc đi từ vị trí cân bằng đến biên: giá trị x tăng dần ⇒ thế năng Et tăng dần ⇒ động năng E_đ giảm dần ⇒ giá trị v giảm dần.

Tại biên: giá trị x_max = A ⇒ thế năng cực đại E_tmax ⇒ động năng bằng 0 ⇒ vận tốc bằng 0.

Bài 1 (trang 13 SGK Vật Lí 12): Khảo sát dao động của con lắc lò xo nằm ngang. Tìm công thức của lực kéo về.

Lời giải:

+ Xét con lắc lò xo như hình vẽ:

Chọn hệ trục tọa độ có Ox có gốc tọa độ O trùng với vị trí cân bằng, chiều dương là chiều quy ước (như hình vẽ).

Từ vị trí cân bằng O kéo vật m cho lò xo dãn ra một đoạn nhỏ rồi buông tay, vật sẽ dao động trên một đường thẳng quanh vị trí cân bằng.

Tại vị trí cân bằng: P→ + N→ = 0 (1)

Tại vị trí có li độ x bất kì: P→ + N→ + F_đh→ = m. a→(2)

Chiếu phương trình (2) lên trục Ox ta được:

F_đh = ma ↔ -kx = ma = mx’’ → x’’ + ω²x = 0 (∗) với ω²= k/m

Phương trình (∗) là phương trình vi phân biểu diễn chuyển động của con lắc lò xo, phương trình này có nghiệm là: x = Acos(ωt + φ), như vậy chuyển động của con lắc lò xo là một dao động điều hòa.

+ Hợp lực tác dụng lên con lắc chình là lực kéo về, do vậy:

F_hl = F_{kéo về} = m.a = -kx = - mω²x

Bài 2 (trang 13 SGK Vật Lí 12): Nêu công thức tính chu kì của con lắc lò xo.

Lời giải:

Công thức chu kì con lắc lò xo

Với : m : khối lượng quả nặng (kg)

k : là độ cứng của lò xo, có đơn vị là Niuton trên mét (N/m)

T : là chu kì, có đơn vị là giây (s)

Bài 3 (trang 13 SGK Vật Lí 12): Viết công thức của động năng, thế năng và cơ năng của con lắc lò xo.

Khi con lắc lò xo dao động điều hòa thì động năng và thế năng của con lắc biến đổi qua lại như thế nào?

Lời giải:

Động năng :

W_đ : Động năng của con lắc lò xo (J)

m: khối lượng của vật (kg)

v: vận tốc của vật (m/s)

Thế năng (Chọn gốc thế năng đàn hồi tại vị trí cân bằng của vật)

W_t: thế năng đàn hồi (J)

k: độ cứng lò xo (N/m)

x: li độ (m)

Cơ năng: Bằng tổng động năng và thế năng

Khi con lắc dao động điều hòa, động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại, động năng giảm thì thế năng tăng.

Bài 4 (trang 13 SGK Vật Lí 12): Chọn đáp án đúng. Công thức tính chu kì dao động của con lắc lò xo là:

Lời giải:

Chọn đáp án D.

Bài 5 (trang 13 SGK Vật Lí 12): Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Lò xo có độ cứng k = 40 N/m. Khi vật m của con lắc đi qua vị trí có li độ x = - 2cm thì thế năng của con lắc là bao nhiêu?

A. – 0,016 J

B. – 0,008 J

C. 0,016 J

D. 0,008 J

Lời giải:

Thế năng