Tuyển Tập Bài Tập Đồ Thị Vật Lý 12 Về Dao Động Điều Hòa, Dao Động Cơ Chọn Lọc.

Dao động là một chương khá quan trọng trong chương trình thi tốt nghiệp THPT Quốc Gia. Một lượng lớn các câu hỏi trắc nghiệm ở mỗi đề đều tập trung ở phần này. Vì vậy hôm nay Kiến Guru xin giới thiệu đến các bạn đọc tuyển tập những bài tập đồ thị vật lý 12 chương dao động. Bài viết vừa tổng hợp kiến thức cơ bản, đồng thời cũng đưa ra một số ví dụ kèm lời giải cụ thể cho các bạn dễ tìm hiểu. Hy vọng đây sẽ là một tài liệu tham khảo giúp các bạn ôn tập và rèn luyện tư duy giải trắc nghiệm của mình. Cùng theo dõi nhé:

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-01

I. Bài tập đồ thị vật lý 12: Lý thuyết dao động căn bản.

Để giải các bài toán về dao động, bắt buộc các bạn phải nhớ các công thức tính nhanh, công thức liên hệ giữa các đại lượng vật lý đặc trưng cho dao động, ví dụ như tần số, tần số góc, chu kì, động năng… Bên cạnh đó, thì sử dụng đồ thị li độ, vận tốc hoặc đồ thị năng lượng cũng là một cách để tìm ra các đại lượng đặc trưng cho một dao động cơ cho trước.

1. Đồ thị dao động cơ bản.

Cho một dao động có phương trình ly độ: x = Acos(ωt + φ). Biết rằng, chọn gốc thời gian và chiều dương trục tọa độ sao cho φ=0. Lý do ở đây là vì pha dao động (ωt + φ) thì tuần hoàn theo chu kì 2π nên ta chọn như trên để tiện việc theo dõi. 

Lập bảng biến thiên ly độ, ta có mối  liên hệ của x theo thời gian t:

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-02

2. So sánh pha dao động của các đại lượng ly độ, vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa.

Vẫn xét một dao động điều hòa x = Acos(ωt + φ), chọn sao cho φ=0. Khi đó, lập bảng biến thiên để thấy mối liên hệ giữa x,v,a theo thời gian t:

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-03

Dựa vào 3 đồ thị trên, ta có chú ý sau khi so sánh nhanh pha, chậm pha giữa các dao động điều hòa:

+ Nếu ta tịnh tiến đồ thị v về chiều (+) trên trục hoành Ot, đến 1 thời điểm nào đó, ta thấy đồ thị x và v trùng pha nhau, điều này tức là v nhanh pha hơn x. Cụ thể ở trường hợp này, v nhanh pha hơn x một góc π/2, ứng với thời gian là T/4.

+ Nếu tịnh tiến đồ thị a về chiều (+) trên trục hoành Ot thì đồ thị của a và v cùng pha nhau, nhận xét tương tự trên, a nhanh pha hơn v, cụ thể là góc π/2.

+ Ở mọi dao động điều hòa, x và a ngược pha nhau.

3. Đồ thị ly độ, vận tốc và gia tốc trên cùng hệ trục.

Ta vẽ trong trường hợp pha ban đầu φ=0.

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-04

4. Đồ thị năng lượng.

a. Tính chất bảo toàn năng lượng.

Ở trong các trường hợp xét một dao động, ta tạm thời bỏ qua hao hụt do ma sát, vì vậy, cơ năng bảo toàn. Cơ năng ở đây bao gồm thế năng và động năng.

b. Thế năng

Cho con lắc lò xo. Xét tại thời điểm vật có ly độ x = Acos(ωt +ϕ). Khi đó thế năng sẽ có công thức:

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-05

Vẽ đồ thị Et trong trường hợp pha ban đầu ϕ=0.

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-06

c. Động năng

Vận tốc tại thời điểm t: v = -ωAsin(ωt + ϕ), khi đó động năng sẽ là:

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-07

Vẽ đồ thị trong trường hợp pha ban đầu ϕ=0.

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-08

d. Cơ năng

Nếu bỏ mất mát năng lượng do ma sát và một số tác động khác thì năng lượng bảo toàn, tức là cơ năng luôn là hằng số ở mọi thời điểm. 

Ta có đồ thị thế năng và động năng trên cùng một hệ trục như sau:

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-09

II. Phương pháp và ví dụ giải bài tập đồ thị vật lý 12 dao động.

1. Tìm biên độ từ phương trình đồ thị.

Xét tại vị trí cân bằng (VTCB), x=0, như vậy ta có:

+ x=xmax=A (xét từ số liệu trên đồ thị).

+ v=vmax=Aω (từ đồ thị ta biết được giá trị vmax)

+ a=amax=Aω2 (từ đồ thị ta biết được amax)

2. Tìm pha ban đầu.

Giả sử đồ thị đã cho ở dạng hàm cos thì dùng các công thức sau:

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-10

Tiếp theo, xét vào chiều tăng hoặc giảm của đồ thị tại thời điểm bắt đầu t=0 để biết được dấu của pha ban đầu φ, φv, φa.

3. Tìm chu kì.

Chu kì là khoảng thời gian mà sau đó, dao động lặp lại như cũ. Như vậy ta chỉ cần nhận dạng thời điểm mà ở đó, trạng thái pha lặp lại, đó là chu kì T.

Biết được T, ta dễ dàng tính được f và ω.

Nhận xét:

Đồ thị dao động của các đại lượng ly độ, vận tốc, gia tốc sẽ biến thiên điều hòa theo dạng hàm cos hoặc sin chu kì T.

Đồ thị năng lượng, bao gồm động năng và thế năng, sẽ biến thiên tuần hòa theo hàm số sin, cos, nhưng với chu kì T/2.

Để tìm biên độ dao động, ta dựa vào điểm cắt của trục giới hạn  với trục tung (để tìm biên độ ly độ A, biên độ vận tốc và biên độ gia tốc).

Tìm chu kì dao động thì có thể dựa vào sự lặp đi lặp lại trên trục thời gian. Xét hai trạng thái gần nhất có cùng pha với nhau, sẽ suy ra được T.

Đồ thị liên hệ ly độ và thời gian:

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-11

Ngoài ra ở những điểm đặc biệt của ly độ x=0, x=-A và x=A, ta có một số liên hệ sau đây:

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-12

4. Ví dụ bài tập đồ thị vật lý 12 minh họa.

Ví dụ 1: Cho dao động điều hòa có đồ thị sau:

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-13

Hướng dẫn giải:

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-14

Ví dụ 2: Xét một vật dao động điều hòa theo 2 dao động điều hòa cùng phương cho trước. Ly độ x1, x2 có biến đổi như hình vẽ. Tìm phương trình dao động tổng hợp của vật trên?

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-15

Hướng dẫn giải:

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-16

5. Một số bài tập tự luyện.

 

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-17

bai-tap-do-thi-vat-ly-12-18

Đáp án:

1

2

3

4

5

B

B

D

C

C

6

7

8

9

10

A

B

B

A

A

 

Trên đây là một số tổng hợp mà Kiến muốn chia sẻ đến các bạn. Hy vọng qua bài viết, các bạn sẽ tự ôn tập lại kiến thức của bản thân, đồng thời không còn bỡ ngỡ khi giải đề trắc nghiệm liên quan đến bài tập đồ thị vật lý 12 dạng dao động. Ngoài ra các bạn có thể tham khảo thêm một số bài viết khác trên trang của Kiến để bổ sung thêm nhiều điều bổ ích nhé. Chúc các bạn may mắn.

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Học tập

Bài viết hay nhất

Trắc nghiệm tiếng anh 11 unit 4: Volunteer work (P1)
Hướng Dẫn Cách Phối Đồ Đi Đà Lạt Cho Nữ Lùn, Đi Đà Lạt Mặc Gì Đẹp
Hướng Dẫn Cách Phối Đồ Đi Đà Lạt Cho Nữ Lùn, Đi Đà Lạt Mặc Gì Đẹp
Top 20 Cách Phối Đồ Cho Nữ Béo Bụng, Học Ngay 10 Cách Phối Đồ Cho Người Béo Bụng
Top 20 Cách Phối Đồ Cho Nữ Béo Bụng, Học Ngay 10 Cách Phối Đồ Cho Người Béo Bụng
Cách Bảo Quản Cùi Bưởi Để Nấu Chè Ăn, Để Bảo Quản Được Lâu Mà Vẫn
Cách Bảo Quản Cùi Bưởi Để Nấu Chè Ăn, Để Bảo Quản Được Lâu Mà Vẫn
Cách Nấu Nước Cốt Dừa Đóng Hộp Đảm Bảo Nhất, Cách Dùng Nước Cốt Dừa Đóng Hộp
Cách Nấu Nước Cốt Dừa Đóng Hộp Đảm Bảo Nhất, Cách Dùng Nước Cốt Dừa Đóng Hộp
Giải GDQP- AN 11 bài 3: Bảo vệ chủ quyền lãnh thổ và biên giới quốc gia
Cách Sử Dụng Nồi Nấu Cháo Chậm Trung Quốc, Nồi Kho Cá Hầm Cháo Chậm Đa Năng Yibao 1,5 Lít
Cách Sử Dụng Nồi Nấu Cháo Chậm Trung Quốc, Nồi Kho Cá Hầm Cháo Chậm Đa Năng Yibao 1,5 Lít
Giải Thích Về Đồ Thị Pha Phối Khí Trên Động Cơ, Cấu Tạo Hệ Thống Phối Khí Trên Động Cơ
Giải Thích Về Đồ Thị Pha Phối Khí Trên Động Cơ, Cấu Tạo Hệ Thống Phối Khí Trên Động Cơ
Giải GDQP- AN 10 bài 2: Lịch sử, truyền thống của Quân đội và Công an nhân dân Việt Nam
Diện Áo Lông Đa Phong Cách Phối Đồ Với Áo Khoác Lông Ngắn, 3 Tips Mặc Áo Khoác Lông Sang Chảnh Như Sao
Diện Áo Lông Đa Phong Cách Phối Đồ Với Áo Khoác Lông Ngắn, 3 Tips Mặc Áo Khoác Lông Sang Chảnh Như Sao
Trắc nghiệm lịch sử 11 bài 6: Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914 – 1918) (P1)
Hướng Dẫn Cách Nấu Nước Lá Vối Tươi Ngon Nhất, Bí Quyết Pha Nước Lá Vối Tươi Ngon
Hướng Dẫn Cách Nấu Nước Lá Vối Tươi Ngon Nhất, Bí Quyết Pha Nước Lá Vối Tươi Ngon
Top 12 Cách Phối Đồ Với Áo Măng Tô Ngắn, 8 Cách Phối Đồ Với Măng Tô Nam Nữ
Top 12 Cách Phối Đồ Với Áo Măng Tô Ngắn, 8 Cách Phối Đồ Với Măng Tô Nam Nữ
Cách Nấu Canh Củ Hải Phòng, Canh Củ Hải Phòng Chất Chứa Nỗi Nhớ Quê Xa
Cách Nấu Canh Củ Hải Phòng, Canh Củ Hải Phòng Chất Chứa Nỗi Nhớ Quê Xa
Cách Phối Đồ Với Quần Jean Ống Suông Mùa Đông Cực Đẹp Và Khí Chất
Cách Phối Đồ Với Quần Jean Ống Suông Mùa Đông Cực Đẹp Và Khí Chất