Dao động điều hòa tắt dần và hiện tượng cộng hưởng lớp 11

Tài liệu Dao động điều hòa tắt dần và hiện tượng cộng hưởng Vật Lí lớp 11 gồm các dạng bài tập từ cơ bản đến nâng cao với phương pháp giải chi tiết và bài tập tự luyện đa dạng giúp Giáo viên có thêm tài liệu giảng dạy Vật Lí 11.

Dao động điều hòa tắt dần và hiện tượng cộng hưởng lớp 11

Xem thử

Chỉ từ 450k mua trọn bộ Chuyên đề dạy thêm Vật Lí 11 (cả 3 sách) bản word có lời giải chi tiết:

• B1: gửi phí vào tk: 0711000255837 - NGUYEN THANH TUYEN - Ngân hàng Vietcombank (QR)
• B2: Nhắn tin tới Zalo VietJack Official - nhấn vào đây để thông báo và nhận giáo án

I. Tóm tắt lý thuyết

1. Dao động tắt dần

a. Định nghĩa: Dao động có biên độ giảm dần theo thời gian gọi là dao động tắt dần.

b. Nguyên nhân làm tắt dần dao động: là do lực ma sát và lực cản của môi trường làm tiêu hao cơ năng của con lắc, chuyển hóa dần dần cơ năng thành nhiệt năng. Vì thế biên độ của con lắc giảm dần và cuối cùng con lắc dừng lại.

- Ta có: $∆W=W\text{'}–W=A_{masát}$

trong đó: W: Cơ năng ;

A_{ma sát}: Công của lực ma sát

* Lưu ý: Lực cản môi trường phụ thuộc vào bản chất của môi trường và bản chất của vật dao động.

Hình 4.4. Vật nặng của con lắc lò xo dao động:

a. trong không khí;

b. trong chất lỏng;

c. trong chất lỏng khi có gắn thêm vật cản

c. Ứng dụng: Các thiết bị đóng cửa tự động hay giảm xóc ô tô, xe máy, ... là những ứng dụng của dao động tắt dần.

2. Dao động duy trì

- Nếu ta cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động có ma sát để bù lại sự tiêu hao vì ma sát mà không làm thay đổi chu kì riêng của nó thì dao động kéo dài mãi và gọi là dao động duy trì. - Năng lượng bù đắp trong dao động duy trì: $A=-∆W=W_1-W_n$

Cơ chế bổ sung năng lượng cho đồng hồ quả lắc

3. Dao động cưỡng bức

a. Định nghĩa:Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn gọi là dao động cưỡng bức.

Hình 4.7. Võng máy tự động sử dụng điện

Hình 4.6. Đồ thị: a. ngoại lực điều hòa – thời gian (đường màu đỏ) b. Li độ - thời gian của vật (đường màu xanh)

b. Đặc điểm của dao động cưỡng bức:

* Về tần số: Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số lực cưỡng bức

* Về biên độ:

- Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi.

- Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào

+ biên độ của lực cưỡng bức,

+ lực cản trong hệ: Biên độ của lực cưỡng bức càng lớn khi lực cản càng nhỏ.

+ sự chênh lệch giữa tần số cưỡng bức f và tần số riêng f₀ của hệ: sự chênh lệch càng ít thì biên độ của dao động cưỡng bức càng lớn.

4. Hiện tượng cộng hưởng

a. Định nghĩa: Hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng dần lên đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đến bằng tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng. b. Điều kiện để xảy ra cộng hưởng: $\omega ={\omega }_0$ hoặc $f=f_0$ hoặc $T=T_0$.

c. Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của biên độ vào tần số cưỡng bức gọi là đồ thị cộng hưởng. Nó càng nhọn khi lực cản của môi trường càng nhỏ.

d. Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng:

II. Bài tập ôn lý thuyết

A. BÀI TẬP TỰ ĐIỀN KHUYẾT

Câu 1: Điền khuyết các từ khóa thích hợp vào chỗ trống

a. Dao động có ………………. giảm dần theo thời gian gọi là dao động tắt dần.

b. Nguyên nhân làm tắt dần dao động: là do ………….. và lực cản của môi trường làm tiêu hao cơ năng của con lắc, chuyển hóa dần dần cơ năng thành……………….

c. Các thiết bị đóng cửa tự động hay giảm xóc ô tô, xe máy, .................... là những ứng dụng của ……………….

d. Nếu ta cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động có ma sát để bù lại sự tiêu hao vì ma sát mà không làm thay đổi ……………….. của nó thì dao động kéo dài mãi và gọi là ……………….

e. Dao động chịu tác dụng của một ……………………….. gọi là dao động cưỡng bức.

f. Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng………………………. .

g. Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào ……….. của lực cưỡng bức, vào lực cản trong hệ và vào …………….. giữa tần số cưỡng bức f và tần số riêng f₀ của hệ.

h. Biên độ của lực cưỡng bức càng lớn khi lực cản ..................……… và sự chênh lệch giữa f và f_{0 …………………………}

i. Hiện tượng biên độ của dao động cưỡng bức tăng dần lên đến ……………. khi tần số f của lực cưỡng bức tiến đến …………… f₀ của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng.

j. Hộp đàn của đàn ghi ta, viôlon, ................. là những …………….. với nhiều tần số khác nhau của dây đàn làm cho tiếng đàn nghe to, rõ.

B. BÀI TẬP NỐI CÂU

Câu 2. Hãy nối những kí hiệu tương ứng ở cột A với những khái niệm tương ứng ở cột B

C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM

NHẬN BIẾT

Câu 1: Khi nói về dao động tắt dần của một vật, phát biểu nào sau đây đúng?

A. Li độ của vật luôn giảm dần theo thời gian.

B. Gia tốc của vật luôn giảm dần theo thời gian.

C. Vận tốc của vật luôn giảm dần theo thời gian

D. Biên độ dao động giảm dần theo thời gian.

Câu 2: Nguyên nhân gây ra dao động tắt dần của clđ trong không khí là do

A. Trọng lực tác dụng lên vật.

B. Lực căng dây treo.

C. Lực cản môi trường.

D. Dây treo có khối lượng đáng kể.

Câu 3: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động tắt dần?

A. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian.

B. Nguyên nhân của dao động tắt dần là do ma sát

C. Trong dầu, thời gian dao động của vật kéo dài hơn so với khi vật dao động trong không khí.

D. A và B.

Câu 4: Chọn câu sai khi nói về dao động tắt dần?

A. Dao động tắt dần luôn luôn có hại, nên người ta phải tìm mọi cách để khắc phục dao động này.

B. Lực cản môi trường hay lực ma sát luôn sinh công âm.

C. Biên độ hay năng lượng dao động giảm dần theo thời gian.

D. Dao động tắt dần càng chậm nếu như năng lượng ban đầu truyền cho hệ dao động càng lớn và hệ số lực cản môi trường càng nhỏ.

Câu 5: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động tắt dần?

A. Tần số của dao động càng lớn thì dao động tắt dần càng chậm.

B. Cơ năng của dao động giảm dần.

C. Biên độ của dao động giảm dần.

D. Lực cản càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh.

Câu 6: Nhận định nào sau đây sai khi nói về dao động cơ học tắt dần?

A. Trong dao động tắt dần, cơ năng giảm dần theo thời gian

B. Lực ma sát càng lớn thì dao động tắt càng nhanh.

C. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian.

D. Dao động tắt dần có động năng giảm dần còn thế năng biến thiên điều hòa.

Câu 7: Chọn phát biểu sai khi nói về dao động tắt dần

A. Ma sát, lực cản sinh công làm tiêu hao năng lượng của dao động

B. Dao động có biên độ giảm dần do ma sát và lực cản môi trường

C. Tần số của dao động càng lớn thì quá trình tắt dần càng kéo dài

D. Lực cản hoặc lực ma sát càng nhỏ quá trình tắt dần càng dài

Câu 8: Chọn một phát biếu sai khi nói về dao động tắt dần?

A. Ma sát, lực cản sinh công làm tiêu hao dần năng lượng của dao động.

B. Dao động có biên độ giảm dần do ma sát hoặc lực cản của môi trường tác dụng lên vật dao động.

C. Tần số của dao động càng lớn thì quá trình dao động tắt dần càng kéo dài.

D. Lực cản hoặc lực ma sát càng lớn thì quá trình dao động tắt dần càng kéo dài.

Câu 9: Dao động duy trì là dao động tắt dần mà người ta đã:

A. Làm mất lực cản của môi trường đối với vật chuyển động.

B. Tác dụng vào vật một ngoại lực biến đổi điều hòa theo thời gian.

C. Cung cấp cho vật một phần năng lượng đúng bằng năng lượng của vật bị tiêu hao trong từng chu kì.

D. Kích thích lại dao động sau khi dao động bị tắt hẳn.

Câu 10: Chọn phát biểu đúng:

A. Dao động tự do là dao động có chu kỳ phụ thuộc vào các kích thích của hệ dao động

B. Dao động tự do là dao động dưới tác dụng của một ngoại lực biến thiên tuần hoàn

C. Dao động tự do là dao động của con lắc đơn có biên độ góc $\alpha$ nhỏ ($\alpha <10°$)

D. Dao động tự do là dao động có chu kỳ không phụ thuộc vào các yếu tố bên ngoài, chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ dao động.

Câu 11:Khi nói về dao động cưỡng bức, phát biểu nào sau đây sai?

A. Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức.

B. Biên độ của dao động cưỡng bức phụ thuộc vào tần số của lực cưỡng bức.

C. Dao động cưỡng bức có tần số luôn bằng tần số của lực cưỡng bức.

D. Dao động cưỡng bức có tần số luôn bằng tần số riêng của hệ dao động.

Câu 12: Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi

A. Tần số của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ.

B. Tần số dao động bằng tần số riêng của hệ.

C. Tần số của lực cưỡng bức nhỏ hơn tần số riêng của hệ.

D. Tần số của lực cưỡng bức lớn hơn tần số riêng của hệ.

Câu 13: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về dao động cơ học?

A. Tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.

B. Khi tần số của ngoại lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ dao động thì xảy ra cộng hưởng.

C. Dao động tắt dần có cơ năng không đổi theo thời gian.

D. Dao động tắt dần có biên độ giảm dần theo thời gian.

Câu 14: Khi nói về dao động cơ, phát biểu nào sau đây sai?

A. Dao động cưỡng bức có biên độ không phụ thuộc vào biên độ của lực cưỡng bức.

B. Dao động cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức.

C. Dao động tắt dần có biên độ giảm dần theo thời gian.

D. Dao động của con lắc đồng hồ là dao động duy trì.

Câu 15: Chọn câu trả lời sai?

A. Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian.

B. Dao động cưỡng bức là dao động dưới tác dụng của một ngoại lực biến thiên tuần hoàn.

C. Khi cộng hưởng dao động thì tần số dao động của hệ bằng tần số riêng của hệ dao động.

D. Tần số của dao động cưỡng bức luôn bằng tần số riêng của hệ dao động.

Câu 16: Biên độ dao động cưỡng không thay đổi khi thay đổi

A. Tần số ngoại lực tuần hoàn.

B. Biên độ ngoại lực tuần hoàn.

C. Pha ban đầu ngoại lực tuần hoàn.

D. Lực cản môi trường.

Câu 17: Trong dao động của con lắc lò xo, nhận xét nào sau đây là sai? A. Biên độ dao động cưỡng bức chỉ phụ thuộc vào biên độ của ngoại lực tuần hoàn. B. Tần số dao động riêng chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ dao động. C. Tần số dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực tuần hoàn. D. Lực cản của môi trường là nguyên nhân làm cho dao động tắt dần.

Câu 18: Chọn câu sai:

A. Dao động cưỡng bức là dao động dưới tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn.

B. Dao động cưỡng bức là điều hòa.

C. Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức.

D. Biên độ dao động cưỡng bức thay đổi theo thời gian.

Câu 19: Chọn câu sai:

A. Dao động cưỡng bức không bị tắt dần.

B. Cộng hưởng cơ chỉ xảy ra trong dao động cưỡng bức.

C. Biên độ dao động cưỡng bức không phụ thuộc ma sát.

D. Dao động cưỡng bức vừa có hại và cũng có lợi

Câu 20: Chọn phát biểu sai:

A. Điều kiện cộng hưởng là hệ phải dao động cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn có tần số ngoại lực f bằng tần số riêng của hệ f₀

B. Biên độ cộng hưởng dao động không phụ thuộc vào lực ma sát của môi trường, chỉ phụ thuộc vào biên độ của ngoại lực cưỡng bức

C. Hiện tượng đặc biệt xảy ra trong dao động cưỡng bức là hiện tượng cộng hưởng

D. Khi cộng hưởng dao động biên độ của dao động cưỡng bức tăng đột ngột và đạt giá trị cực đại

Câu 21: Điều kiện nào sau đây là điều kiện của sự cộng hưởng ?

A. Chu kì của lực cưỡng bức phải lớn hơn chu kì riêng của hệ.

B. Lực cưỡng bức phải lớn hơn hoặc bằng một giá trị F₀ nào đó.

C. Tần số của lực cưỡng bức phải bằng tần số riêng của hệ.

D. Tần số của lực cưỡng bức phải lớn hơn nhiều tần số riêng của hệ.

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

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

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

Xem thử

Xem thêm Chuyên đề dạy thêm Vật Lí lớp 11 các chương hay khác:

• Dao động điều hòa

• Mô tả dao động điều hòa

• Vận tốc, gia tốc trong dao động điều hòa

• Năng lượng trong dao động điều hòa

• Đề ôn tập chương Dao động

---