Đề luyện thi THPT Quốc gia môn Vật lý - Chủ đề: Các loại dao động. Cộng hưởng cơ

CÁC LOẠI DAO ĐỘNG. CỘNG HƯỞNG CƠ
11
Họ và tên học sinh :.THPT:
I.TÓM TẮT LÝ THUYẾT:
* Dao động tắt dần
+ Là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian (năng lượng giảm dần theo thời gian).
+ Nguyên nhân: Do môi trường có độ nhớt (có ma sát, lực cản) làm tiêu hao năng lượng của hệ.
+ Khi lực cản của môi trường nhỏ có thể coi dao động tắt dần là điều hoà (trong khoảng vài ba chu kỳ)
+ Khi coi môi trường tạo nên lực cản thuộc về hệ dao động (lực cản là nội lực) thì dao động tắt dần có thể coi là dao động tự do.
+ 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.
* Dao động duy trì
+ Là dao động (tắt dần) được duy trì mà không làm thay đổi chu kỳ riêng của hệ.
+ Cách duy trì: Cung cấp thêm năng lượng cho hệ bằng lượng năng lượng tiêu hao sau mỗi chu kỳ.
+ Đặc điểm: - Có tính điều hoà
	 - Có tần số bằng tần số riêng của hệ.
* Dao động cưỡng bức
+ Là dao động xảy ra dưới tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn.
+ Đặc điểm: - Có tính điều hoà
	 - Có tần số bằng tần số của ngoại lực (lực cưỡng bức)
	 - Có biên độ phụ thuộc biên độ của ngoại lực, tần số lực cưỡng bức và lực cản của môi trường.
	 Biên độ dao động cưỡng bức tỷ lệ với biên độ ngoại lực.
	 Độ chênh lệch giữa tần số lực cưỡng bức và tần số riêng càng nhỏ thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn.
	 Lực cản của môi trường càng nhỏ thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn.
* Cộng hưởng
+ Là hiện tượng biên độ của doa động cưỡng bức đạt giá trị cực đại khi tần số lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ.
+ Đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của biên độ vào tần số cưởng bức gọi là đồ thị cộng hưởng. Nó càng nhọn khi lực cản của môi trường càng nhỏ.
+ Hiện tượng cộng hưởng xảy ra càng rõ nét khi lực cản (độ nhớt của môi trường) càng nhỏ.
+ Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng:
 Những hệ dao động như tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe, ... đều có tần số riêng. Phải cẩn thận không để cho các hệ ấy chịu tác dụng của các lực cưởng bức mạnh, có tần số bằng tần số riêng để tránh sự cộng hưởng, gây dao động mạnh làm gãy, đổ.
 Hộp đàn của đàn ghi ta, viôlon, ... là những hộp cộng hưởng với nhiều tần số khác nhau của dây đàn làm cho tiếng đàn nghe to, rõ.
MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP 
T
DA
x
t
O
1. Một con lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát µ. 
* Quãng đường vật đi được đến lúc dừng lại là:
* Độ giảm biên độ sau mỗi chu kỳ là: 
* Số dao động thực hiện được: 
* Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại:
	 (Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hoàn với chu kỳ )
+ Gäi lµ qu·ng ®­êng ®i ®­îc kÓ tõ lóc chuyÓn ®éng cho ®Õn khi dõng h¼n. C¬ n¨ng ban ®Çu b»ng tæng c«ng cña lùc ma s¸t trªn toµn bé qu·ng ®­êng ®ã, tøc lµ:
 ; 
2. Dao ®éng t¾t dÇn cña con l¾c ®¬n
+ Suy ra, ®é gi¶m biªn ®é dµi sau mét chu k×: 
+ Sè dao ®éng thùc hiÖn ®­îc: 
+ Thêi gian kÓ tõ lóc chuyÓn ®éng cho ®Õn khi dõng h¼n: 
+ Gäi lµ qu·ng ®­êng ®i ®­îc kÓ tõ lóc chuyÓn ®éng cho ®Õn khi dõng h¼n. C¬ n¨ng ban ®Çu b»ng tæng c«ng cña lùc ma s¸t trªn toµn bé qu·ng ®­êng ®ã, tøc lµ:
 3. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi: f = f0 hay w = w0 hay T = T0
 Với f, w, T và f0, w0, T0 là tần số, tần số góc, chu kỳ của lực cưỡng bức và của hệ dao động. 
II. bài tập trắc nghiệm:
Câu 1: Một người xách một xô nước đi trên đường, mỗi bước đi được 50cm. Chu kì dao động riêng của nước trong xô là 1s. Nước trong xô sóng sánh mạnh nhất khi người đó đi với vận tốc 
	A. 50cm/s.	B. 100cm/s.	C. 25cm/s.	D. 75cm/s.
Câu 2: Một người chở hai thùng nước phía sau xe đạp và đạp xe trên một con đường bằng bê tông. Cứ 5m, trên đường có một rãnh nhỏ. Chu kì dao động riêng của nước trong thùng là 1s. Đối với người đó, vận tốc không có lợi cho xe đạp là
	A. 18km/h.	B. 15km/h.	C. 10km/h.	D. 5km/h.
Câu 3: Một con lắc đơn có chiều dài l được treo trong toa tàu ở ngay vị trí phía trên trục bánh xe. Chiều dài mỗi thanh ray là L = 12,5m. Khi vận tốc đoàn tàu bằng 11,38m/s thì con lắc dao động mạnh nhất. Cho g = 9,8m/s2. Chiều dài của con lắc đơn là
	A. 20cm.	B. 30cm.	C. 25cm.	D. 32cm.
Câu 4: Cho một con lắc lò xo có độ cứng là k, khối lượng vật m = 1kg. Treo con lắc trên trần toa tầu ở ngay phía trên trục bánh xe. Chiều dài thanh ray là L =12,5m. Tàu chạy với vận tốc 54km/h thì con lắc dao động mạnh nhất. Độ cứng của lò xo là
	A. 56,8N/m.	B. 100N/m.	C. 736N/m.	D. 73,6N/m.
Câu 5: Hai lò xo có độ cứng k1, k2 mắc nối tiếp, đầu trên mắc vào trần một toa xe lửa, đầu dưới mang vật m = 1kg. Khi xe lửa chuyển động với vận tốc 90km/h thì vật nặng dao động mạnh nhất. Biết chiều dài mỗi thanh ray là 12,5m, k1 = 200N/m, = 10. Coi chuyển động của xe lửa là thẳng đều. Độ cứng k2 bằng:
	A. 160N/m.	B. 40N/m.	C. 800N/m.	D. 80N/m.
Câu 6: Một vật dao động tắt dần có cơ năng ban đầu E0 = 0,5J. Cứ sau một chu kì dao động thì biên độ giảm 2%. Phần năng lượng mất đi trong một chu kì đầu là
	A. 480,2mJ.	B. 19,8mJ.	C. 480,2J.	D. 19,8J.
Câu 7: Một chiếc xe đẩy có khối lượng m được đặt trên hai bánh xe, mỗi gánh gắn một lò xo có cùng độ cứng k = 200N/m. Xe chạy trên đường lát bê tông, cứ 6m gặp một rãnh nhỏ. Với vận tốc v = 14,4km/h thì xe bị rung mạnh nhất. Lấy = 10. Khối lượng của xe bằng:
 	A. 2,25kg.	B. 22,5kg.	C. 215kg.	D. 25,2kg.
Câu 8: Một người đi xe đạp chở một thùng nước đi trên một vỉa hè lát bê tông, cứ 4,5m có một rãnh nhỏ. Khi người đó chạy với vận tốc 10,8km/h thì nước trong thùng bị văng tung toé mạnh nhất ra ngoài. Tần số dao động riêng của nước trong thùng là:
k2
m
k1
	A. 1,5Hz.	B. 2/3Hz.	C. 2,4Hz.	D. 4/3Hz.
Câu 9: Hai lò xo có độ cứng lần lượt k1, k2 mắc nối tiếp với nhau. Vật nặng m = 1kg, đầu trên của là lo mắc vào trục khuỷu tay quay như hình vẽ. Quay đều tay quay, ta thấy khi trục khuỷu quay với tốc độ 300vòng/min thì biên độ dao động đạt cực đại. Biết k1 = 1316N/m, = 9,87. Độ cứng k2 bằng:
	A. 394,8M/m.	B. 3894N/m.	C. 3948N/m.	D. 3948N/cm.
Câu 10: Một hệ dao động chịu tác dụng của ngoại lực tuần hoàn thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Tần số dao động riêng của hệ phải là
	A. 5Hz.	B. 10hz.	C. 10Hz.	D. 5Hz.
Câu 11: Hiện tượng cộng hưởng cơ học xảy ra khi nào ?
A. tần số dao động cưỡng bức bằng tần số dao động riêng của hệ.
B. tần số của lực cưỡng bức bé hơn tần số riêng của hệ.
C. tần số của lực cưỡng bức lớn hơn tần số riêng của hệ.
D. tần số của lực cưỡng bức bằng tần số của dao động cưỡng bức.
Câu 12: Một em bé xách một xô nước đi trên đường. Quan sát nước trong xô, thấy có những lúc nước trong xô sóng sánh mạnh nhất, thậm chí đổ ra ngoài. Điều giải thích nào sau đây là đúng nhất ?
A. Vì nước trong xô bị dao động mạnh.
B. Vì nước trong xô bị dao động mạnh do hiện tượng cộng hưởng xảy ra.
C. Vì nước trong xô bị dao động cưỡng bức.
D. Vì nước trong xô dao động tuần hoàn.
Câu 13: Một vật đang dao động cơ thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng, vật sẽ tiếp tục dao động
	A. với tần số lớn hơn tần số riêng.	B. với tần số nhỏ hơn tần số riêng.
	C. với tần số bằng tần số riêng.	D. không còn chịu tác dụng của ngoại lực.
Câu 14: Chọn câu trả lời không đúng.
A. Hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng nhanh đến một giá trị cực đại khi tần số của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ dao động được gọi là sự cộng hưởng.
B. Biên độ dao động cộng hưởng càng lớn khi ma sát càng nhỏ.
C. Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi ngoại lực cưỡng bức lớn hơn lực ma sát gây tắt dần.
D. Hiện tượng cộng hưởng có thể có lợi hoặc có hại trong đời sống và kĩ thuật.
Câu 15: Phát biểu nào dưới đây về dao động tắt dần là sai ?
A. Dao động có biên độ giảm dần do lực ma sát, lực cản của môi trường tác dụng lên vật dao động.
B. Lực ma sát, lực cản sinh công làm tiêu hao dần năng lượng của dao động.
C. Tần số dao động càng lớn thì quá trình dao động tắt dần càng nhanh.
D. Lực cản hoặc lực ma sát càng lớn thì quá trình dao động tắt dần càng kéo dài.
Câu 16: Trong những dao động sau đây, trường hợp nào sự tắt dần nhanh có lợi?
	A. quả lắc đồng hồ.	
	B. khung xe ôtô sau khi qua chỗ đường gồ ghề.
	C. con lắc lò xo trong phòng thí nghiệm.	
D. sự rung của cái cầu khi xe ôtô chạy qua.
Câu17: Phát biểu nào sau đây không đúng? Đối với dao động cơ tắt dần thì
	A. cơ năng giảm dần theo thời gian.	
B. tần số giảm dần theo thời gian.
	C. biên độ dao động có tần số giảm dần theo thời gian.
	D. ma sát và lực cản càng lớn thì dao động tắt dần càng nhanh.
Câu 18: Dao động tắt dần là một dao động có:
	A. biên độ giảm dần do ma sát.	B. chu kì tăng tỉ lệ với thời gian.
	C. có ma sát cực đại.	D. biên độ thay đổi liên tục.
Câu 19: Chọn câu trả lời 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 nhất tắt dần là do ma sát.
	C. Năng lượng của dao động tắt dần không được bảo toàn.
	D. Dao động tắt dần của con lắc lò xo trong dầu nhớt có tần số bằng tần số riêng của hệ dao động.
Câu 20: Chọn từ thích hợp điền vào chỗ trống cho hợp nghĩa:
	“Dao động ..là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian. Nguyên nhânlà do ma sát. Ma sát càng lớn thì sựcành nhanh”.
	A. điều hoà.	B. tự do.	C. tắt dần.	D. cưỡng bức.
Câu 21: Biên độ của dao động cưỡng bức không phụ thuộc
	A. pha ban đầu của ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật.
	B. biên độ ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật.
	C. tần số ngoại lực tuần hoàn tác dụng lên vật.
	D. hệ số lực cản(của ma sát nhớt) tác dụng lên vật dao động.
Câu 22: Nhận định nào dưới đây về dao động cưỡng bức là không đúng ?
	A. Để dao động trở thành dao động cưỡng bức, ta cần tác dụng lên con lắc dao động một ngoại lực không đổi.
	B. Nếu ngoại lực cưỡng bức là tuần hoàn thì trong thời kì dao động của con lắc là tổng hợp dao động riêng của nó với dao động của ngoại lực tuần hoàn.
C. Sau một thời gian dao động còn lại chỉ là dao động của ngoại lực tuần hoàn.
D. Tần số của dao động cưỡng bức bằng tần số của ngoại lực tuần hoàn.
Câu 23: Chọn câu trả lời đúng. Dao động tự do là dao động có
	A. chu kì và biên độ chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ dao động, không phụ thuộc vào điều kiện ngoài.
	B. chu kì và năng lượng chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ dao động, không phụ thuộc vào điều kiện ngoài.
	C. chu kì và tần số chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ dao động, không phụ thuộc vào điều kiện ngoài.
	D. biên độ và pha ban đầu chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ dao động, không phụ thuộc vào điều kiện ngoài.
Câu 24: Đối với một vật dao động cưỡng bức:
	A. Chu kì dao động cưỡng bức chỉ phụ thuộc vào ngoại lực.
	B. Chu kì dao động cưỡng bức phụ thuộc vào vật và ngoại lực.
	C. Biên độ dao động không phụ thuộc vào ngoại lực.
	D. Biên độ dao động chỉ phụ thuộc vào ngoại lực.
Câu 25: Chọn câu sai. Khi nói về dao động cưỡng bức:
	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 hoà.
	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 26: Phát biểu nào sau đây về dao động cưỡng bức là đúng?
	A. Tần số của dao động cưỡng bức là tần số riêng của hệ.
	B. Biên độ của dao động cưỡng bức là biên độ của ngoại lực tuần hoàn.
	C. Tần số của dao động cưỡng bức là tần số của ngoại lực tuần hoàn.
	D. Biên độ của dao động cưỡng bức chỉ phụ thuộc vào tần số của ngoại lực tuần hoàn.
Câu 27: Chọn câu trả lời đúng. Dao động cưỡng bức là
	A. dao động của hệ dưới tác dụng của lực đàn hồi.
	B. dao động của hệ dưới tác dụng của một ngoại lực biến thiên tuần hoàn theo thời gian.
	C. dao động của hệ trong điều kiện không có lực ma sát.
	D. dao động của hệ dưới tác dụng của lực quán tính.
Câu 28: 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 ngoại lực biến đổi điều hoà theo thời gian vào vật dao động.
	C. tác dụng ngoại lực vào vật dao động cùng chiều với chuyển động trong một phần của từng chu kì.
	D. kích thích lại dao động sau khi dao động bị tắt hẳn.
Câu 29: Chọn câu trả lời đúng. Một người đang đưa võng. Sau lần kích thích bằng cách đạp chân xuống đất đầu tiên thì người đó nằm yên để cho võng tự chuyển động. Chuyển động của võng trong trường hợp đó là:
	A. dao động cưỡng bức.	B. tự dao động.
	C. cộng hưởng dao động.	D. dao động tắt dần.
Câu 30: Chọn câu trả lời đúng. Trong dao động cưỡng bức, biên độ của dao động cưỡng bức:
	A. không phụ thuộc vào biên độ của ngoại lực.
	B. tăng khi tần số ngoại lực tăng.
	C. giảm khi tần số ngoại lực giảm.
	D. đạt cực đại khi tần số ngoại lực bằng tần số dao động riêng của hệ dao động cưỡng bức.
Câu 31: Một vật dao động tắt dần, nếu trong khoảng thời gian cơ năng của hệ giảm đi 2 lần thì vận tốc cực đại giảm
	A. 2 lần.	B. 4 lần.	C. lần.	D. lần.
Câu 32: Một vật dao động tắt dần, nếu trong khoảng thời gian cơ năng của hệ giảm đi 4 lần thì biên độ dao động giảm
	A. 2 lần.	B. 8 lần.	C. 4 lần.	D. 16 lần.
Câu 33: Trong dao động tắt dần, những đại lượng nào giảm như nhau theo thời gian?
	A. Li độ và vận tốc cực đại.	B. Vận tốc và gia tốc.
	C. Động năng và thế năng.	D. Biên độ và tốc độ cực đại.
Câu 34: Trong dao động duy trì, năng lượng cung cấp thêm cho vật có tác dụng:
	A. làm cho tần số dao động không giảm đi.
	B. bù lại sự tiêu hao năng lượng vì lực cản mà không làm thay đổi chu kì dao động riêng của hệ.
	C. làm cho li độ dao động không giảm xuống.
	D. làm cho động năng của vật tăng lên.
Câu 35: Đặc điểm nào sau đây không đúng với dao động cưỡng bức ?
	A. Dao động ổn định của vật là dao động điều hoà.
	B. Tần số của dao động luôn có giá trị bằng tần số của ngoại lực.
	C. Biên độ dao động cưỡng bức tỉ lệ nghịch biên độ của ngoại lực.
	D. Biên độ dao động đạt cực đại khi tần số góc của ngoại lực bằng tần số góc riêng của hệ dao động tắt dần.
Câu 36: Trong dao động cưỡng bức, với cùng một ngoại lực tác dụng, hiện tượng cộng hưởng sẽ rõ nét hơn nếu
	A. dao động tắt dần có tần số riêng càng lớn.
	B. ma sát tác dụng lên vật dao động càng nhỏ.
	C. dao động tắt dần có biên độ càng lớn.
	D. dao động tắt dần cùng pha với ngoại lực tuần hoàn.
Câu 37: Biên độ dao động tắt dần chậm của một vật giảm 3% sau mỗi chu kì. Phần cơ năng của dao động bị mất trong một dao động toàn phần là
	A. 3%.	B. 9%.	C. 6%.	D. 1,5%.
Câu 38: Gắn một vật có khối lượng m = 200g vào một lò xo có độ cứng k = 80N/m. Một đầu lò xo được giữ cố định. Kéo vật m khỏi vị trí cân bằng một đoạn 10cm dọc theo trục của lò xo rồi thả nhẹ cho vật dao động. Biết hệ số ma sát giữa vật m và mặt phẳng ngang là = 0,1. Lấy g = 10m/s2. Thời gian dao động của vật là
	A. 0,314s.	B. 3,14s.	C. 6,28s.	D. 2,00s.
Câu 39: Một con lắc đơn có chiều dài = 64cm và khối lượng m = 100g. Kéo con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng một góc 60 rồi thả nhẹ cho dao động. Sau 20 chu kì thì biên độ góc chỉ còn là 30. Lấy g = = 10m/s2. Để con lắc dao động duy trì với biên độ góc 60 thì phải dùng bộ máy đồng hồ để bổ sung năng lượng có công suất trung bình là
	A. 0,77mW.	B. 0,082mW.	C. 17mW.	D. 0,077mW.
“Chín phần mười của nền tảng thành công là sự tự tin
và biết đem hết nghị lực ra thực hiện ”
ĐÁP ÁN ĐỀ SỐ 11
1A
2A
3B
4A
5C
6B
7B
8B
9C
10D
11 A
12B
13C
14C
15D
16B
17B
18A
19D
20C
21 A
22A
23C
24A
25D
26C
27B
28C
29D
30D
31C
32A
33D
34B
35C
36B
37C
38B
39B