Xác định các đại lượng đặc trưng của dao động điều hoà lớp 11 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Xác định các đại lượng đặc trưng của dao động điều hoà lớp 11 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Xác định các đại lượng đặc trưng của dao động điều hoà.

A. Lí thuyết và phương pháp giải

Phương trình dao động điều hòa: $x=A\cos \left(\omega t+\phi \right)$

- Li độ (x): là độ dịch chuyển từ vị trí cân bằng đến vị trí của vật tại thời điểm t.

- Biên độ (A): là độ dịch chuyển cực đại của vật tính từ vị trí cân bằng.

- Chu kì (T): là khoảng thời gian để vật thực hiện được một dao động toàn phần, đơn vị giây (s).

- Tần số (f): là số dao động toàn phần mà vật thực hiện được trong một giây, đơn vị Héc (Hz).

- Tần số góc ($\omega$): $\omega =\frac{2\pi }{T}=2\pi f$, đơn vị (rad/s), trong đó $f=\frac{1}{T}$.

- Pha ban đầu ($\phi$): cho biết vị trí và chiều chuyển động của vật tại thời điểm bắt đầu quan sát vật dao động (t = 0). Đơn vị rad.

- Pha của dao động $\left(\omega t+\phi \right)$: cho biết vị trí và chiều chuyển động của vật ở thời điểm t.

B. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1. Cho đồ thị li độ – thời gian của một vật dao động điều hoà như hình vẽ. Thôngtin nào dưới đây là đúng?

A. Biên độ của dao động là 10 cm.

B. Tần số của dao động là 10 Hz.

C. Chu kì của dao động là 10 s.

D. Tần số góc của dao động là 0,1 rad/s.

Hướng dẫn giải

Nhìn vào đồ thị có thể xác định được:

- Biên độ A = 5 cm

- Chu kì T = 10 s hay tần số f = 0,1 Hz

- Tần số góc: $\omega =\frac{2\pi }{T}=\frac{2\pi }{10}=0,2\pi \left(rad/s\right)$. Chọn C

Ví dụ 2. Âm thoa y tế như trong hình, được sử dụng để phát hiện triệu chứng giảm sự nhạy cảm với các rung động – một biểu hiện của chứng rối loạn thần kinh. Âm thoa này có tần số 128 Hz. Chu kì dao động của âm thoa là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Chu kì: $T=\frac{1}{f}=7,81\cdot {10}^{-3}\text{s}$

Ví dụ 3: Xác định biên độ, chu kì và tần số của dao động có đồ thị li độ - thời gian được biểu diễn ở hình bên.

Đồ thị li độ - thời gian của một dao động

Hướng dẫn giải

Biên độ A = 10 cm

Chu kì T = 120 ms

Tần số $f=\frac{1}{T}=\frac{1}{{120.10}^{-3}}={12.10}^{4}Hz$

C. Bài tập minh hoạ

Câu 1: Chu kì dao động là

A. thời gian chuyển động của vật.

B. thời gian vật thực hiện một dao động toàn phần.

C. số dao động toàn phần mà vật thực hiện được.

D. số dao động toàn phần mà vật thực hiện trong một giây.

Câu 2: Khi vật thực hiện một dao động tương ứng với pha dao động sẽ thay đổi một lượng

A. 0 rad.

B. $\frac{\pi }{2}$rad.

C. $\pi$rad.

D. $2\pi$rad.

Câu 3: Chu kì dao động của một vật được xác định bởi biểu thức

A. $T=2\pi \omega$.

B. $T=\frac{2\pi }{\omega }$.

C. $T=\pi \omega$.

D. $T=\frac{\pi }{\omega }$.

Câu 4: Đơn vị của tần số dao động trong hệ đơn vị SI là

A. Hz.

B. s.

C. cm.

D. m.

Câu 5: Một vật đang dao động với chu kì là 0,3 s, tần số dao động của vật là

A. 0,3 Hz.

B. 0,33 Hz.

C. 3,33 Hz.

D. 33 Hz.

Câu 6: Khi tiến hành thí nghiệm khảo sát vị trí vật nặng của con lắc lò xo đang dao động bằng cách sử dụng thước thẳng, bạn học sinh thấy rằng vật nặng dao động từ vị trí 1 cm đến vị trí 11 cm trên thước. Biên độ dao động của vật nặng trong con lắc lò xo là

A. 10 cm.

B. 6 cm.

C. 5 cm.

D. 12 cm.

Câu 7: Một bạn học sinh quan sát thấy con lắc trong đồng hồ quả lắc thực hiện được 20 dao động trong 30 giây. Dao động của con lắc trong đồng hồ này có đặc điểm nào sau đây?

A. Dao động điều hoà, tần số là 1,5 Hz.

B. Dao động điều hoà, tần số là 0,7 Hz.

C. Dao động tuần hoàn, tần số là 1,5 Hz.

D. Dao động tuần hoàn, tần số là 0,7 Hz.

Câu 8: Các nhà thực nghiệm đo được tần số dao động của một hệ gồm thanh silicon siêu nhỏ có virus dính trên đó đang thực hiện dao động là $2,{87.10}^{14}\text{Hz}$. Tần số góc của hệ dao động trên bằng bao nhiêu?

A. $1,{80.10}^{15}\text{rad/s}$.

B. $3,{48.10}^{15}\text{rad/s}$.

C. $2,{18.10}^{14}\text{rad/s}$.

D. $4,{57.10}^{14}\text{rad/s}$.

Câu 9. Một chất điểm dao động điều hoà có chu kì T = 1 s. Tần số góc $\omega$ của dao động là

A. $\pi \left(\text{rad}/\text{s}\right)$.

B. $2\pi \left(\text{rad}/\text{s}\right)$.

C. $1\left(\text{rad}/\text{s}\right)$.

D. $2\left(\text{rad}/\text{s}\right)$.

Câu 10. Một chất điểm dao động điều hoà có phương trình li độ theo thời gian là: $x=5\sqrt{3}\text{cos}\left(10\pi t+\frac{\pi }{3}\right)\left(\text{cm}\right)$. Tần số của dao động là

A. $10\text{Hz}$.

B. $20\text{Hz}$.

C. $10\pi \text{Hz}$.

D. $5\text{Hz}$.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 11 hay, chi tiết khác:

• Xác định độ lệch pha giữa hai dao động cùng chu kì
• Bài tập lí thuyết vận tốc, gia tốc trong dao động điều hoà
• Xác định các đại lượng dao động điều hòa dựa vào công thức
• Viết phương trình dao động điều hoà
• Bài toán Tìm khoảng thời gian ngắn nhất vật đi từ x₁ đến x₂

---