Trắc nghiệm Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 7 (có đáp án): Bài tập về sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà

Với 10 câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí 11 Bài 7: Bài tập về sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà có đáp án chi tiết đầy đủ các mức độ sách Kết nối tri thức sẽ giúp học sinh lớp 11 ôn luyện trắc nghiệm Vật Lí 11.

Câu 1. Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ và vật nhỏ khối lượng 100g đang dao động điều hòa theo phương ngang, mốc tính thế năng tại vị trí cân bằng. Từ thời điểm t₁ = 0 đến $t_2=\frac{\pi }{48}s$, động năng của con lắc tăng từ 0,096 J đến giá trị cực đại rồi giảm về 0,064 J. Ở thời điểm t₂, thế năng của con lắc bằng 0,064 J. Biên độ dao động của con lắc là

A. 6 cm.

B. 7 cm.

C. 8 cm.

D. 9 cm.

Hiển thị đáp án

Tại thời điểm t₂ động năng bằng thế năng: 

Tại thời điểm t₁ = 0 thì $W_{đ}=\mathrm{0,096}=\frac{3W}{4};{\text{W}}_t=\frac{\text{W}}{4}$ nên lúc này $x_0=\pm \frac{A}{2}$

Ta có thể biểu diễn quá trình chuyển động như trên hình vẽ sau:

Ta có: $t_1=\frac{T}{12}+\frac{T}{8}=\frac{\pi }{48}\left(s\right)\Rightarrow T=\mathrm{0,1}\pi \left(s\right)$$\Rightarrow \omega =\frac{2\pi }{T}=20\left(rad/s\right)$

Biên độ tính từ công thức: $\text{W}=\frac{m{\omega }^2{A}^2}{2}$

$\Rightarrow A=\sqrt{\frac{2W}{m{\omega }^2}}=\sqrt{\frac{\mathrm{2.0,128}}{{\mathrm{0,1.20}}^2}}=\mathrm{0,08}\left(m\right)=8\left(cm\right)$

Đáp án đúng là C.

Câu 2. Một con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc ${\alpha }_0$. Lấy mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Ở vị trí con lắc có động năng bằng thế năng thì li độ góc của nó bằng:

A. $\pm \frac{{\alpha }_0}{2\sqrt{2}}$.

B. $\pm \frac{{\alpha }_0}{2\sqrt{3}}$.

C. $\pm \frac{{\alpha }_0}{\sqrt{2}}$.

D. $\pm \frac{{\alpha }_0}{2}$.

Hiển thị đáp án

Ở vị trí con lắc có động năng bằng thế năng, ta có:

${\text{W}}_t={\text{W}}_{đ}=\frac{\text{W}}{2}\Rightarrow \frac{mg{\alpha }^2}{2}=\frac{1}{2}\frac{mg{{\alpha }_0}^2}{2}\Rightarrow \alpha =\pm \frac{{\alpha }_0}{\sqrt{2}}$

Đáp án đúng là C.

Câu 3. Một vật dao động điều hòa với biên độ A thì cơ năng của vật

A. bằng 0,5 lần thế năng của vật ở li độ $x=\pm \frac{A}{2}$.

B. bằng 2 lần thế năng của vật ở li độ $x=\pm \frac{A}{2}$.

C. bằng $\frac{4}{3}$ lần thế năng của vật ở li độ $x=\pm A\frac{\sqrt{3}}{2}$.

D. bằng $\frac{3}{4}$ lần thế năng của vật ở li độ $x=\pm A\frac{\sqrt{3}}{2}$.

Hiển thị đáp án

- Khi vật đi qua vị trí $x=\pm \frac{A}{2}$:

- Khi vật ở vị trí $x=\pm A\frac{\sqrt{3}}{2}$:

Đáp án đúng là C.

Câu 4. Vật dao động điều hòa với vận tốc cực đại bằng 3 m/s và gia tốc cực đại bằng $30\pi \left(m/s^2\right)$. Lúc t = 0 vật có vận tốc $v_1=+\mathrm{1,5}m/s$ và thế năng đang giảm. Hỏi sau thời gian ngắn nhất là bao nhiêu thì vật có gia tốc bằng $-15\pi \left(m/s^2\right)$?

A. 0,01 s.

B. 0,02 s.

C. 0,05 s.

D. 0,15 s.

Hiển thị đáp án

Từ các công thức: $a_{\max }={\omega }^{2}A$ và $v_{\max }=\omega A$ suy ra $\omega =\frac{a_{\max }}{v_{\max }}=10\pi \left(rad/s\right)$

Ta có: $v_1=\mathrm{1,5}=\frac{v_{\max }}{2}\Rightarrow x=\pm \frac{A\sqrt{3}}{2}$

Mà thế năng đang giảm nên chọn $x_1=-\frac{A\sqrt{3}}{2}$

Khi $a_2=-15\pi =-\frac{a_{\max }}{2}\Rightarrow x_2=\frac{A}{2}$ (vì sau thời gian ngắn nhất nên chọn $x_2=\frac{A}{2}$)

$\Rightarrow t_{-\frac{A\sqrt{3}}{2}\to \frac{A}{2}}=\frac{T}{6}+\frac{T}{12}=\frac{1}{4}.\frac{2\pi }{\omega }=\mathrm{0,05}\left(s\right)$

Đáp án đúng là C.

Câu 5. Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Lò xo có độ cứng k = 80 N/m. Trong một chu kì, con lắc đi được một đoạn đường dài 20 cm. Cơ năng của con lắc là

A. 0,1 J.

B. 0,2 J.

C. 0,3 J.

D. 0,4 J.

Hiển thị đáp án

Quãng đường vật đi được trong một chu kì là: $S_T=4\text{A}\Rightarrow A=5cm$

Cơ năng của con lắc: $\text{W}=\frac{1}{2}k{\text{A}}^2=\mathrm{0,1}J$

Đáp án đúng là A.

Câu 6. Một con lắc lò xo gồm vật nặng 0,2 kg gắn vào đầu lò xo có độ cứng 20 N/m. Kéo quả nặng ra khỏi vị trí cân bằng rồi thả nhẹ cho nó dao động, tốc độ trung bình trong 1 chu kỳ là $\frac{160}{\pi }cm/s$. Cơ năng dao dao động của con lắc là

A. 0,025 J.

B. 0,064 J.

C. 0,072 J.

D. 0,095 J.

Hiển thị đáp án

Đáp án đúng là B.

Câu 7. Một con lắc đơn gồm quả cầu có khối lượng 400 (g) và sợi dây treo không dãn có trọng lượng không đáng kể, chiều dài 0,1 (m) được treo thẳng đứng ở điểm A. Biết con lắc đơn dao động điều hoà, tại vị trí có li độ góc 0,075 (rad) thì có vận tốc $\mathrm{0,075}\sqrt{3}$ (m/s). Cho gia tốc trọng trường 10 (m/s²). Cơ năng của dao động là

A. 3,5 mJ.

B. 4,5 mJ.

C. 5,7 mJ.

D. 9,1 mJ.

Hiển thị đáp án

Cơ năng của dao động được tính bởi công thức:

Đáp án đúng là B.

Câu 8. Một con lắc đơn có khối lượng 2 kg và có độ dài 4 m, dao động điều hòa ở nơi có gia tốc trọng trường 9,8 m/s². Cơ năng dao động của con lắc là 0,2205 J. Biên độ góc của con lắc bằng

A. ${\mathrm{4,3}}^0$.

B. ${\mathrm{0,7}}^0$.

C. ${\mathrm{1,3}}^0$.

D. ${\mathrm{2,1}}^0$.

Hiển thị đáp án

Ta có: $\text{W}=\frac{mg\mathcal{l}}{2}{\alpha }_{\max }^2$$\Rightarrow {\alpha }_{\max }=\sqrt{\frac{2W}{mg\mathcal{l}}}=\sqrt{\frac{\mathrm{2.0,2205}}{\mathrm{2.9,8.4}}}=\mathrm{0,075}\left(rad\right)\approx {\mathrm{4,3}}^0$

Đáp án đúng là A.

Câu 9. Chất điểm có khối lượng m₁ = 50 g dao động điều hoà quanh vị trí cân bằng của nó với phương trình dao động $x_1=5\cos \left(\pi t+\frac{\pi }{6}\right)\left(cm\right)$. Chất điểm có khối lượng m₂ = 100g dao động điều hoà quanh vị trí cân bằng của nó với phương trình dao động $x_2=5\cos \left(\pi t-\frac{\pi }{6}\right)\left(cm\right)$. Tỉ số cơ năng trong quá trình dao động điều hoà của chất điểm m₁ so với chất điểm m₂ bằng

A. 0,25.

B. 0,5.

C. 1.

D. 2.

Hiển thị đáp án

Tỉ số cơ năng giữa hai con lắc là: $\frac{{\text{W}}_1}{{\text{W}}_2}=\frac{\frac{1}{2}{m}_1{\omega }_1^2{A}_1^2}{\frac{1}{2}{m}_2{\omega }_2^2{A}_2^2}=\frac{\frac{1}{2}50.{\pi }^2{.5}^2}{\frac{1}{2}100.{\pi }^2{.5}^2}=\frac{1}{2}$.

Đáp án đúng là B.

Câu 10. Một con lắc lò xo có cơ năng $W=\mathrm{0,9}J$ và biên độ dao động A = 15cm. Hỏi động năng của con lắc tại vị trí có li độ $x=-5\left(cm\right)$ là bao nhiêu?

A. 0,5 J.

B. 0,8 J.

C. 0,95 J.

D. 1 J.

Hiển thị đáp án

Độ cứng của lò xo: 

Động năng của con lắc tại $x=-5\text{ cm}$ vị trí là:

Đáp án đúng là B.

Xem thêm câu hỏi trắc nghiệm Vật Lí lớp 11 Kết nối tri thức có đáp án hay khác:

• Trắc nghiệm Vật Lí 11 Bài 8: Mô tả sóng

• Trắc nghiệm Vật Lí 11 Bài 9: Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ

• Trắc nghiệm Vật Lí 11 Bài 11: Sóng điện từ

• Trắc nghiệm Vật Lí 11 Bài 12: Giao thoa sóng

• Trắc nghiệm Vật Lí 11 Bài 13: Sóng dừng

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 11 hay khác:

• Giải sgk Vật Lí 11 Kết nối tri thức
• Giải Chuyên đề Vật Lí 11 Kết nối tri thức
• Giải SBT Vật Lí 11 Kết nối tri thức
• Giải lớp 11 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 11 Chân trời sáng tạo (các môn học)
• Giải lớp 11 Cánh diều (các môn học)

---