Dao động điều hòa đơn giản (SHM - Simple Harmonic Motion) là dao động tuần hoàn, hoặc một loại

Dao động điều hòa đơn giản (SHM - Simple Harmonic Motion) là dao động tuần hoàn, hoặc một loại chuyển động lặp đi lặp lại, có tính chu kỳ và có thể được mô tả bằng tần số dao động $f$. Để nghiên cứu tính chất của SHM, một nhóm học sinh đã thực hiện ba thí nghiệm tương ứng như sau:

Thí nghiệm 1

Nhóm học sinh đã lắp ráp con lắc đơn như trong Sơ đồ 1. Dây treo của con lắc có khối lượng không đáng kể, bỏ qua mọi ma sát. Vật nặng được nâng lên ở một độ cao nhỏ, ký hiệu là H và sau đó buông nhẹ. Tần số dao động được đo bằng số dao động vật thực hiện được trong mỗi giây hoặc Hertz (Hz) và quá trình này được lặp lại với các dây treo có độ dài khác nhau. Kết quả được thể hiện trong Hình 1.

Hình 1

Thí nghiệm 2

Một lò xo được treo thẳng đứng nhờ một móc treo, vật nặng được nối với đầu dưới của lò xo như trong Sơ đồ 2. Kéo vật nặng xuống dưới một đoạn sau đó buông nhẹ và tiến hành đo tần số dao động. Quá trình này được lặp lại với bốn lò xo khác nhau và bốn vật nặng khác nhau, kết quả được thể hiện trong Hình 2.

Thí nghiệm 3

Sử dụng và bố trí thiết bị như ở Thí nghiệm 2, hệ thống lò xo – vật nặng được giữ ở trạng thái đứng yên và tiến hành đo chiều dài của lò xo khi lò xo cân bằng. Quá trình được lặp lại với bốn lò xo và bốn vật nặng như ở Thí nghiệm 2, kết quả được thể hiện trong Hình 3.

Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Nhận biết

Chu kì dao động $T$ là thời gian vật thực hiện được một dao động Hệ thức nào sau đây là đúng

A. $T = f$.

B. $T = \dfrac{1}{f}$.

C. $T = f^{2}$.

D. $T = \dfrac{1}{f^{2}}$.

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:978767

Phương pháp giải

Sử dụng mối liên hệ giữa chu kì $T$ và tần số $f$ trong dao động điều hòa

Giải chi tiết

Chu kì $T$ là nghịch đảo của tần số dao động $f$, ta có công thức mối liên hệ: $T = \dfrac{1}{f}$

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 2:

Thông hiểu

Phát biểu nào sau đây là đúng hay sai

	Đúng	Sai
a) Tần số dao động có đơn vị là Hertz (Hz)
b) SHM có thể được mô tả bằng tần số dao động
c) Con lắc trong Thí nghiệm 1 có tần số dao động phụ thuộc vào khối lượng của vật nặng
d) Con lắc trong Thí nghiệm 2 có tần số dao động phụ thuộc vào chiều dài của dây treo

Đáp án đúng là: Đ; Đ; S; S

Xem lời giải

Câu hỏi:978768

Phương pháp giải

Dựa vào định nghĩa tần số dao động trong phần thông tin đề bài và đặc điểm của con lắc đơn (Thí nghiệm 1), con lắc lò xo (Thí nghiệm 2)

Giải chi tiết

a: Đơn vị chuẩn của tần số dao động trong hệ SI là Hertz (Hz) $\rightarrow$ Đúng

b: Theo thông tin đề bài nêu rõ SHM là dao động tuần hoàn và có thể được mô tả bằng tần số dao động $f$ $\rightarrow$ Đúng

c: Thí nghiệm 1 khảo sát con lắc đơn ($f = \dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{g}{l}}$), tần số chỉ phụ thuộc vào chiều dài dây treo $l$ và gia tốc trọng trường $g$, không phụ thuộc vào khối lượng vật nặng $\rightarrow$ Sai

d: Thí nghiệm 2 khảo sát con lắc lò xo ($f = \dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{k}{m}}$), tần số phụ thuộc vào độ cứng $k$ và khối lượng vật nặng $m$, không có dây treo $\rightarrow$ Sai

Đáp án cần chọn là: Đ; Đ; S; S

Câu hỏi số 3:

Nhận biết

Trong các thí nghiệm trên, tại thời điểm buông nhẹ để vật nặng dao động thì tốc độ của vật nặng khi đó là

A. lớn nhất.

B. 10 m/s.

C. 0 m/s.

D. không xác định.

Đáp án đúng là: C

Xem lời giải

Câu hỏi:978769

Phương pháp giải

Sử dụng đặc điểm vận tốc của vật dao động điều hòa tại các vị trí đặc biệt (vị trí biên và vị trí cân bằng)

Giải chi tiết

Tại thời điểm "buông nhẹ" (vận tốc ban đầu bằng 0), vật bắt đầu dao động từ vị trí biên. Tại vị trí biên, tốc độ tức thời của vật đạt giá trị bằng 0.

Đáp án cần chọn là: C

Câu hỏi số 4:

Thông hiểu

Điền từ thích hợp vào chỗ trống

Hệ con lắc lò xo A – vật nặng có khối lượng 200 g dao động điều hòa với tần số 0,5 Hz Số dao động vật thực hiện trong 2 s là (1) _________

Đáp án:

Đáp án đúng là: 1

Xem lời giải

Câu hỏi:978770

Phương pháp giải

Sử dụng công thức liên hệ giữa tần số $f$, số dao động $N$ và thời gian $\Delta t$: $f = \dfrac{N}{\Delta t}$

Giải chi tiết

Số dao động vật thực hiện được trong thời gian $\Delta t = 2\text{s}$ là:

$N = f.\Delta t = 0,5.2 = 1$ dao động

Vậy giá trị cần điền vào chỗ trống là 1.

Đáp án cần điền là: 1

Câu hỏi số 5:

Vận dụng

Trong thí nghiệm 3, để các lò xo B, C và D có cùng chiều dài khi ở trạng thái cân bằng thì khối lượng của vật nặng gần nhất với giá trị nào sau đây

A. 100 g.

B. 270 g.

C. 500 g.

D. 540 g.

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:978771

Phương pháp giải

Quan sát đồ thị Hình 3 và xác định tọa độ giao điểm (điểm chụm lại) của các đường biểu diễn chiều dài của ba lò xo B, C, D theo khối lượng m

Giải chi tiết

Quan sát đồ thị Hình 3, trục hoành biểu diễn khối lượng vật nặng $m\text{(g)}$, trục tung biểu diễn chiều dài cân bằng $l\text{(cm)}$.

Ba đường biểu diễn chiều dài của lò xo B, C và D cắt nhau tại một điểm nằm trong khoảng từ 0 đến 500 g.

Tại giao điểm này, ba lò xo có cùng chiều dài cân bằng. Đối chiếu xuống trục hoành, giá trị khối lượng tương ứng gần nhất với 270 g.

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 6:

Thông hiểu

Một học sinh đã đưa ra giả thuyết rằng độ dài dây của con lắc trong Sơ đồ 1 tăng lên thì tần số dao động của con lắc trong SHM sẽ giảm Giả thuyết của học sinh trên là đúng hay sai

A. Đúng.

B. Sai.

Đáp án đúng là: A

Xem lời giải

Câu hỏi:978772

Phương pháp giải

Quan sát đồ thị Hình 1 (mối liên hệ giữa tần số $f$ và chiều dài dây treo) hoặc sử dụng công thức tần số của con lắc đơn

Giải chi tiết

Từ đồ thị Hình 1, ta thấy khi chiều dài dây treo tăng từ 10 cm đến 35 cm thì đường biểu diễn tần số dao động $f$ đi xuống (giảm từ khoảng 0,45 Hz xuống 0,26 Hz).

Về mặt lý thuyết, tần số con lắc đơn tỉ lệ nghịch với căn bậc hai chiều dài dây treo ($\left. f \right.\sim\dfrac{1}{\sqrt{l}}$), nên khi chiều dài tăng thì tần số giảm.

Do đó, giả thuyết của học sinh là Đúng.

Đáp án cần chọn là: A

Câu hỏi số 7:

Thông hiểu

Điền từ thích hợp vào chỗ trống

Ở thí nghiệm 2, sau khi buông nhẹ cho lò xo dao động thì con lắc dao động chậm nhất trong 4 con lắc A, B, C, D là con lắc (1) _________

Đáp án:

Đáp án đúng là: A

Xem lời giải

Câu hỏi:978773

Phương pháp giải

Con lắc dao động chậm nhất tương ứng với tần số dao động $f$ nhỏ nhất (thực hiện được ít dao động nhất trong 1 giây). So sánh vị trí các đường biểu diễn trên đồ thị Hình 2 tại cùng một giá trị khối lượng $m$.

Giải chi tiết

Quan sát đồ thị Hình 2, ứng với cùng một giá trị khối lượng vật nặng $m$, thứ tự đồ thị tần số từ thấp đến cao là: Lò xo A < Lò xo B < Lò xo C < Lò xo D.

Lò xo A có tần số dao động nhỏ nhất trong cả 4 lò xo ($f_{A} < f_{B} < f_{C} < f_{D}$), do đó con lắc lò xo A dao động chậm nhất.

Vậy từ cần điền vào chỗ trống là A

Đáp án cần điền là: A

Câu hỏi số 8:

Vận dụng

Thí nghiệm 2 được lặp lại bằng cách sử dụng lò xo thứ năm – lò xo E Treo vật nặng có khối lượng 100 g vào đầu dưới lò xo E, sau đó kích thích cho hệ lò xo – vật nặng dao động Khi đó, tần số dao động của lò xo là 1,4 Hz Dựa trên kết quả của Thí nghiệm 2, sắp xếp theo tần số giảm dần trong dao động của 5 lò xo với vật nặng có khối lượng 100 g được treo vào đầu dưới của lò xo nào sau đây là đúng

A. E, B, C, A, D

B. D, A, C, B, E

C. A, B, C, E, D

D. D, E, C, B, A

Đáp án đúng là: D

Xem lời giải

Câu hỏi:978774

Phương pháp giải

Đọc giá trị tần số $f$ của 4 lò xo A, B, C, D trên đồ thị Hình 2 tại mốc khối lượng $m = 100\text{g}$. So sánh các giá trị đọc được với tần số $f_{E} = 1,4\text{~Hz}$ để sắp xếp theo chiều giảm dần.

Giải chi tiết

Quan sát Hình 2 tại giá trị $m = 100\text{g}$ (vạch thứ nhất bên phải gốc tọa độ 0):

Tần số của lò xo A khoảng 0,6 Hz

Tần số của lò xo B khoảng 0,8 Hz

Tần số của lò xo C khoảng 1,1 Hz

Tần số của lò xo D cao nhất, đạt khoảng 1,6 Hz

So sánh tần số của lò xo E ($f_{E} = 1,4\text{Hz}$) với 4 lò xo trên ta thấy:

$f_{D} > f_{E} > f_{C} > f_{B} > f_{A}(1,6\text{~Hz} > 1,4\text{Hz} > 1,1\text{Hz} > 0,8\text{Hz} > 0,6\text{Hz})$

Thứ tự sắp xếp theo tần số giảm dần là: D, E, C, B, A.

Đáp án cần chọn là: D

Quảng cáo

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòng- Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.