Đọc đoạn văn sau và trả lời các câu hỏi bên dưới: Trong cuộc sống hằng

Đọc đoạn văn sau và trả lời các câu hỏi bên dưới:

Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta gặp rất nhiều các chuyển động đu đưa, vật chuyển động luôn thay đồi chiều, đi qua đi lại quanh một vị trí cân bằng, chuyển động đó gọi đó là dao động. Dao động mà phương trình có dạng \(x = A\cos (\omega t + \varphi )\) gọi là dao động điều hòa, trong đó x là li độ, A là biên độ của dao động, \(\omega \) là tần số góc của dao động và \(\varphi \) là pha ban đầu.

Sau đây, chúng ta sẽ xét một hệ dao động đơn giản nhất là dao động của con lắc đơn. Con lắc đơn được cấu tạo bởi một dây mảnh có chiều dài l. Một đầu của dây được nối với một vật nặng có khối lượng m và một đầu được treo cố định trên giá tại điểm O. Kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng một góc \(\alpha \) rồi buông tay. Dưới tác dụng của trọng lực, vật nặng sẽ dao động. Quỹ đạo chuyển động của vật nặng được mô tả trên hình. Chu kì dao động T (hoặc tần số dao động f) của vật quanh vị trí cân bằng C được xác định bởi: \(T = \dfrac{1}{f} = \dfrac{{2\pi }}{\omega } = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{g}} \), trong đó, g là gia tốc trọng trường của Trái Đất tại vị trí đặt hệ con lắc đơn (lấy \(g = 9,8\,\,m/{s^2}\)).

Chú ý: Để đơn giản, giả thiết dây không giãn, khối lượng không đáng kể và coi chuyển động của vật như chuyển động của chất điểm. Bỏ qua ma sát và lực cản của không khí trong quá trình vật chuyển động trong nội dung bài đọc cũng như trong câu hỏi.

Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5, 6 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Thông hiểu

Đồ thị nào sau đây mô tả mối quan hệ giữa chu kỳ T và chiều dài l của con lắc đơn?

Hình A.

Hình B.

Hình C.

Hình D.

Đáp án đúng là: D

Xem lời giải

Câu hỏi:744464

Phương pháp giải

Sử dụng lý thuyết đồ thị của hàm số

Giải chi tiết

Theo đề bài, có chu kì dao động \(T = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{g}} \to {T^2} = \dfrac{{4{\pi ^2}}}{g}l\)

Gia tốc trọng trường của Trái Đất là g không đổi nên mối quan hệ \({T^2}\) theo l dạng tuyến tính.

Đồ thị B có vẻ đúng dạng, tuy nhiên, khi kéo dài đường thì thấy T=0 khi l khác 0 nên loại.

Chọn D.

Đáp án cần chọn là: D

Câu hỏi số 2:

Nhận biết

Kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng các góc \(\alpha \) nhỏ, nhưng tăng dần theo thứ tự \({\alpha _l} < {\alpha _2} < {\alpha _3} < {\alpha _4}\), thể hiện tương ứng trên hình minh họa, rồi thả nhẹ. Nhận định nào sau đây về mối liên hệ giữa chu kỳ dao động T của con lắc theo góc lệch \(\alpha \) ban đầu?

	Đúng	Sai
a) Chu kỳ T tăng dần theo độ lớn góc lệch \(\alpha \) ban đầu.
b) Chu kỳ T nhỏ nhất ứng với trường hợp góc lệch \({\alpha _1}\).
c) Chu kỳ T lớn nhất ứng với trường hợp góc lệch \({\alpha _4}\).
d) Chu kỳ T không phụ thuộc vào góc lệch \(\alpha \) ban đầu.

Đáp án đúng là: S; S; S; Đ

Xem lời giải

Câu hỏi:744465

Phương pháp giải

Sử dụng lý thuyết con lắc đơn

Giải chi tiết

Theo công thức, chu kỳ chỉ phụ thuộc vào chiều dài dây l và gia tốc trọng truờng g nên chu kỳ không phụ thuộc vào góc.

a sai, b sai, c sai, d đúng

Đáp án cần chọn là: S; S; S; Đ

Câu hỏi số 3:

Thông hiểu

Hình A, B, C và D mô tả thí nghiệm xác định chu kỳ dao động T của con lắc đơn khi chiều dài l của con lắc đơn được giữ không đổi nhưng khối lượng vật nặng tăng từ m lên 4m, 9m và 16m. Kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng với cùng một góc \(\alpha \) nhỏ rồi buông không vận tốc ban đầu. Chu kỳ T của con lắc đơn sẽ:

Giảm theo cấp số nhân từ trường hợp hình A đến trường hợp hình D.

Tăng dần từ trường hợp hình A đến trường hợp hình D.

Giảm dần từ trường hợp hình A đến trường hợp hình D.

Như nhau trong các trường hợp từ hình A đến hình D.

Đáp án đúng là: D

Xem lời giải

Câu hỏi:744466

Phương pháp giải

Sử dụng lý thuyết con lắc đơn

Giải chi tiết

Theo công thức, chu kì chỉ phụ thuộc vào chiều dài dây l và gia tốc trọng trường g nên chu kì không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng.

Chọn D.

Đáp án cần chọn là: D

Câu hỏi số 4:

Vận dụng

Trường hợp con lắc được làm bằng dây kim loại mảnh, chiều dài phụ thuộc vào nhiệt độ theo công thức \(l = {l_0}\left[ {1 + {\alpha _l}\left( {t - {t_0}} \right)} \right]\), trong đó, l và \({l_0}\) lần lượt là chiều dài của con lắc ở nhiệt độ t và \({t_0},{\alpha _1}\) là hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu \(\left( {{\alpha _l} = {{17.10}^{ - 6}}{K^{ - 1}}} \right)\). Khi hệ con lắc dao động ở nhiệt độ phòng \({t_0} = {23^0}C\) thì tần số dao động của vật là \({f_0}\). Khi nhiệt độ trong phòng tăng lên \({t_1} = {32^0}C\) thì tần số dao động của vật là \({f_1}\). Tần số \({f_1} > {f_0}\) là đúng hay sai?

Đúng

Sai

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:744467

Phương pháp giải

Chu kì con lắc đơn: \(T = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{g}} \)

Giải chi tiết

Khi tăng nhiệt độ, dây dài thêm do giãn nở nhiệt, \({l_1} > {l_2}\). Mặt khác, \(T = \dfrac{1}{f} = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{g}} \to \dfrac{1}{{{f_0}}} < \dfrac{1}{{{f_1}}} \to {f_1} < {f_0}\).

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 5:

Vận dụng

1,714 1,417 9,82 9,87

Để đo gia tốc trọng trường của Trái Đất, một học sinh thiết kế hệ dao động của con lắc đơn. Hệ con lắc đơn bao gồm vật nặng khối lượng m = 16,6 g, treo trên một dây không giãn có chiều dài l = 500 mm. Sau đó kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng một góc nhỏ rồi buông nhẹ tay. Đồ thị sự phụ thuộc góc lệch \(\alpha \) theo thời gian t được vẽ trên đồ thị máy tính thể hiện trên hình. Dùng chức năng công cụ để xác định vị trí đồ thị cắt trục hoành theo thời gian tại các vị trí như trên hình (các chấm đen).

Dựa trên số liệu thu được, chu kỳ dao động T của con lắc đơn bằng (s) và giá trị gia tốc trọng trường g tại nơi làm thí nghiệm bằng \(\left( {m/{s^2}} \right)\).

Chú ý: Lấy giá trị \(\pi = 3,14\).

Đáp án đúng là: 1,417; 9,82

Xem lời giải

Câu hỏi:744468

Phương pháp giải

Sử dụng kĩ năng đọc đồ thị

Chu kì của con lắc đơn: \(T = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{g}} \)

Giải chi tiết

Từ đồ thị, nhận thấy từ thời điểm \({t_1} = 0,974\,\,s\) đến \({t_2} = 5,226\,\,s\) là tương ứng với ba chu kì dao động.

Ta có \(3T = 5,226 - 0,974 = 4,252\,\,\left( s \right) \Rightarrow T \approx 1,417\,\,\left( s \right)\) (s)

Mặt khác, có \(T = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{g}} \to g = \dfrac{{4{\pi ^2}l}}{{{T^2}}} = 9,82\,\,\left( {m/{s^2}} \right)\)

Đáp án cần chọn là: 1,417; 9,82

Câu hỏi số 6:

Vận dụng

Một con lắc đơn có chiều dài dây treo 50 cm và vật nhỏ có khối lượng 0,01 kg mang điện tích \(q = + {5.10^{ - 6}}\,\,C\) được coi là điện tích điểm. Con lắc dao động điều hoà trong điện trường đều mà vectơ cường độ điện trường có độ lớn \(E = {10^4}\,\,V/m\) và hướng thẳng đứng xuống dưới. Lấy \(\pi = 3,14\). Chu kì dao động điều hoà của con lắc là

1,40 s.

1,99 s.

1,15 s.

0,58 s.

Đáp án đúng là: C

Xem lời giải

Câu hỏi:744469

Phương pháp giải

Lực điện: \(\overrightarrow F = q\overrightarrow E \)

Gia tốc do lực điện gây ra: \(\overrightarrow a = \dfrac{{\overrightarrow F }}{m}\)

Gia tốc trọng trường hiệu dụng: \(\overrightarrow {{g_{HD}}} = \overrightarrow g + \overrightarrow a \)

Chu kì dao động của con lắc đơn: \(T = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{{{g_{HD}}}}} \)

Giải chi tiết

Vật nhỏ mang điện tích dương \( \to \overrightarrow F \uparrow \uparrow \overrightarrow E \to \overrightarrow a \uparrow \uparrow \overrightarrow E \uparrow \uparrow \overrightarrow g \Rightarrow {g_{HD}} = g + a\)

Lực điện tác dụng lên vật là:

\(F = qE = {5.10^{ - 6}}{.10^4} = 0,05\,\,\left( N \right)\)

Gia tốc do lực điện gây ra là:

\(a = \dfrac{F}{m} = \dfrac{{0,05}}{{0,01}} = 5\,\,\left( {m/{s^2}} \right)\)

Gia tốc trọng trường hiệu dụng là:

\({g_{DH}} = g + a = 9,8 + 5 = 14,8\,\,\left( {m/{s^2}} \right)\)

Chu kì của con lắc là:

\(T = 2\pi \sqrt {\dfrac{l}{g}} = 2.3,14.\sqrt {\dfrac{{0,5}}{{14,8}}} \approx 1,15\,\,\left( s \right)\)

Chọn C.

Đáp án cần chọn là: C

Quảng cáo

Group 2K9 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Học trực tuyến - Định hướng luyện thi TN THPT, ĐGNL, ĐGTD ngay từ lớp 11 (Xem ngay) cùng thầy cô giáo giỏi trên Tuyensinh247.com. Bứt phá điểm 9,10 chỉ sau 3 tháng, tiếp cận sớm các kì thi.