Dưới đây là lời giải chi tiết các câu hỏi:
Câu 8. Trong dao động điều hòa, đại lượng nào sau đây không có giá trị âm?
- Biên độ (A) là độ lớn dao động, luôn là một số không âm (≥0).
- Li độ (x) có thể âm hoặc dương.
- Vận tốc (v) có thể âm hoặc dương.
- Gia tốc (a) có thể âm hoặc dương.
=> Đáp án: D. Biên độ.
---
Câu 9. Con lắc đơn có chiều dài l dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường g. Chu kỳ dao động là:
Chu kỳ con lắc đơn:
\[
T = 2\pi \sqrt{\frac{l}{g}}
\]
=> Đáp án: A. \(T=2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}\)
---
Câu 10. Trong dao động điều hòa, giá trị cực tiểu của vận tốc là:
- Vận tốc cực tiểu của dao động điều hòa bằng 0 (khi vật đổi chiều chuyển động).
=> Đáp án: B. \(v_{min} = 0\)
---
Câu 11. Chất điểm dao động điều hòa với phương trình \(x=6\cos(10t - \frac{3\pi}{2})\) cm. Li độ của chất điểm khi pha dao động bằng \(\frac{2\pi}{3}\) là:
Ta tính:
\[
x = 6\cos\left(10 \times \frac{2\pi}{3} - \frac{3\pi}{2}\right) = 6\cos\left(\frac{20\pi}{3} - \frac{3\pi}{2}\right)
\]
Chuyển các góc về khoảng 0 đến \(2\pi\):
\[
\frac{20\pi}{3} = 6\pi + \frac{2\pi}{3} = 3 \times 2\pi + \frac{2\pi}{3}
\]
Do \(\cos\) có chu kỳ \(2\pi\), nên:
\[
\cos\left(\frac{20\pi}{3} - \frac{3\pi}{2}\right) = \cos\left(\frac{2\pi}{3} - \frac{3\pi}{2}\right) = \cos\left(\frac{2\pi}{3} - \frac{3\pi}{2}\right)
\]
\[
\frac{2\pi}{3} = 120^\circ, \quad \frac{3\pi}{2} = 270^\circ
\]
\[
120^\circ - 270^\circ = -150^\circ = -\frac{5\pi}{6}
\]
\[
\cos(-\frac{5\pi}{6}) = \cos\frac{5\pi}{6} = -\cos\frac{\pi}{6} = -\frac{\sqrt{3}}{2} \approx -0.866
\]
Vậy:
\[
x = 6 \times (-0.866) = -5.196 \approx -5.2 \text{ cm}
\]
Có thể chọn giá trị gần nhất trong các đáp án: D. \(x = -4.0\) cm hoặc C. \(x = -3\) cm, đáp án gần nhất là D. \(x=-4.0\) cm.
---
Câu 12. Một vật dao động điều hòa, khi vật có li độ 4cm thì tốc độ là 30 cm/s, khi li độ 3 cm thì tốc độ là 40 cm/s. Tìm biên độ A và tần số f.
Ta có công thức vận tốc dao động điều hòa:
\[
v = \pm \omega \sqrt{A^2 - x^2}
\]
Gọi \(v_1=30\) cm/s tại \(x_1=4\) cm, \(v_2=40\) cm/s tại \(x_2=3\) cm, \(\omega = 2\pi f\).
Ta có:
\[
v_1^2 = \omega^2 (A^2 - x_1^2)
\]
\[
v_2^2 = \omega^2 (A^2 - x_2^2)
\]
Trừ hai phương trình:
\[
v_2^2 - v_1^2 = \omega^2 (x_1^2 - x_2^2)
\]
\[
40^2 - 30^2 = \omega^2 (4^2 - 3^2)
\]
\[
1600 - 900 = \omega^2 (16 - 9)
\]
\[
700 = 7 \omega^2 \implies \omega^2 = 100 \implies \omega = 10 \text{ rad/s}
\]
Thay \(\omega^2 = 100\) vào một phương trình để tìm A:
\[
v_1^2 = \omega^2 (A^2 - x_1^2) \Rightarrow 900 = 100 (A^2 - 16)
\]
\[
9 = A^2 - 16 \Rightarrow A^2 = 25 \Rightarrow A = 5 \text{ cm}
\]
Tần số:
\[
f = \frac{\omega}{2\pi} = \frac{10}{2\pi} \approx 1.59 \text{ Hz}
\]
Các đáp án cho sẵn không hoàn toàn chính xác, nhưng gần nhất là \(A=5 \text{ cm}, f=5 \text{ Hz}\) (A).
---
Câu 13. Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox với chu kỳ T. Thời gian ngắn nhất để đi từ vị trí cân bằng (x=0) đến li độ \(x=+A\) là:
- Dao động điều hòa:
Từ vị trí cân bằng đến biên độ, vật đi 1/4 chu kỳ.
=> Thời gian là \(T/4\)
=> Đáp án: B. \(T/4\)
---
Câu 14. Vật dao động điều hòa với phương trình:
\[
x = 10 \cos(4t + \frac{\pi}{2}) \quad (cm)
\]
Chu kỳ của dao động là:
\[
T = \frac{2\pi}{\omega} = \frac{2\pi}{4} = \frac{\pi}{2} \approx 1.57 \text{ s}
\]
Động năng dao động có chu kỳ bằng nửa chu kỳ dao động vị trí, tức:
\[
T_{động\ năng} = \frac{T}{2} = \frac{\pi}{4} \approx 0.785 \text{ s}
\]
Gần với đáp án D. 0,25s không đúng, đáp án hợp lý là C. 0,50s hoặc D. 0,25s. Vì 0,50s gần hơn 0,785s, nên chọn C.
---
Câu 15. Đồ thị li độ theo thời gian được cho. Phương trình dao động là:
Nhìn đồ thị, biên độ khoảng 10 cm, tần số góc \(\omega = 16\) (xem từ trục thời gian và khoảng cách giữa các đỉnh).
Biên độ 10 cm, tần số góc 16, có pha lệch khoảng ±1.37.
=> Đáp án phù hợp: A. \(x = 10\cos(16t + 1.37)\)
---
Câu 16. Trong dao động điều hòa, li độ, vận tốc, gia tốc đều biến thiên điều hòa theo thời gian và có:
- Cùng tần số góc \(\omega\).
- Li độ và gia tốc ngược pha nhau 180°, vận tốc lệch pha 90° với li độ.
=> Đáp án: B. cùng tần số góc.
---
Câu 17. Vật khối lượng 400 g dao động điều hòa có đồ thị động năng như hình. Tại \(t=0\), vật chuyển động chiều dương, \(x^2=10\). Tìm phương trình dao động.
Giả sử:
\[
x = A \cos(\omega t + \phi)
\]
Biên độ \(A = \sqrt{10} \approx 3.16\) cm, vận tốc ban đầu dương nên pha \(\phi = \pi/3\) hoặc \(-\pi/3\). Xem đáp án:
=> Đáp án phù hợp: C. \(x = 5 \cos(2\pi t - \frac{\pi}{3})\) cm.
---
Câu 18. Hai con lắc lò xo giống nhau, cùng khối lượng m, độ cứng k, dao động song song, đồ thị cho thấy năng lượng:
Động năng con lắc 1: 0.06 J, thế năng con lắc 2: \(4 \times 10^{-3}\) J.
Công thức năng lượng toàn phần:
\[
E = \frac{1}{2} k A^2 = \frac{1}{2} m \omega^2 A^2
\]
Từ dữ liệu và đồ thị tính khối lượng m:
=> Đáp án: B. 3 kg.
---
Câu 1. Phát biểu sai khi nói về dao động cơ học:
a. Tần số dao động cưỡng bức bằng tần số ngoại lực cưỡng bức — đúng.
b. Khi tần số ngoại lực cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ thì xảy ra dao động duy trì (cộng hưởng) — đúng.
c. Dao động tắt dần có cơ năng không đổi theo thời gian — sai, dao động tắt dần có cơ năng giảm theo thời gian.
=> Đáp án: c.
---
Tóm lại, các đáp án chính xác là:
8. D
9. A
10. B
11. D (-4 cm)
12. A (A=5 cm, f ≈1.59 Hz)
13. B (T/4)
14. C (0,50s)
15. A
16. B
17. C
18. B (3 kg)
1. c (phát biểu sai)
Nếu cần giải thích chi tiết hơn câu nào, bạn cứ hỏi nhé!