Phương pháp giải bài toán về cộng hưởng cơ môn Vật Lý 12 năm 2021-2022

Để cho hệ dao động với biên độ cực đại hoặc rung mạnh hoặc nước sóng sánh mạnh nhất thì xảy ra cộng hưởng dao động.

+ Hệ dao động cưởng bức sẽ có cộng hưởng khi tần số f của lực cưởng bức bằng tần số riêng f₀ hệ dao động.

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.

Vận tốc khi xãy ra cộng hưởng là: \(v=\frac{s}{T}\)

Lưu ý:

con lắc lò xo: \({{\omega }_{0}}=\sqrt{\frac{k}{m}}\)

con lắc đơn: \({{\omega }_{0}}=\sqrt{\frac{g}{\ell }}\)

con lắc vật lý: \({{\omega }_{0}}=\sqrt{\frac{mgd}{I}}\)

Ví dụ 1:

Một con lắc lò xo gồm viên bi nhỏ khối lượng m và lò xo khối lượng không đáng kể có độ cứng 160 N/m. Con lắc dao động cưởng bức dưới tác dụng của ngoại lực tuần hoàn có tần số f. Biết biên độ của ngoại lực tuần hoàn không đổi. Khi thay đổi f thì biên độ dao động của viên bi thay đổi và khi f = 2p Hz thì biên độ dao động của viên bi đạt cực đại. Tính khối lượng của viên bi.

Hướng dẫn giải

Biên độ của dao động cưởng bức đạt cực đại khi tần số của lực cưởng bức bằng tần số riêng của con lắc: f = f₀ = \(\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{m}}\) 

→ m = \(\frac{k}{4{{\pi }^{2}}{{f}^{2}}}\) = 0,1 kg = 100 g.

Ví dụ 2:

Một tàu hỏa chạy trên một đường ray, cứ cách khoảng 6,4 m trên đường ray lại có một rãnh nhỏ giữa chổ nối các thanh ray. Chu kì dao động riêng của khung tàu trên các lò xo giảm xóc là 1,6 s. Tàu bị xóc mạnh nhất khi chạy với tốc độ bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Tàu bị xóc mạnh nhất khi chu kì kích thích của ngoại lực bằng chu kỳ riêng của khung tàu: T = T₀ = L/v

→ v = L/T0= 4 m/s = 14,4 km/h.

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, \({{\pi }^{2}}\)= 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 \({{\pi }^{2}}\)= 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:

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, \({{\pi }^{2}}\) = 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 \({{F}_{n}}={{F}_{0}}\cos 10\pi t\) thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Tần số dao động riêng của hệ phải là

A. 5\(\pi \)Hz.                       

B. 10hz.                      

C. 10\(\pi \)Hz.                       

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 nhân……là do ma sát. Ma sát càng lớn thì sự……cành nhanh”.

A. điều hoà.              

B. tự do.                     

C. tắt dần.                  

D. cưỡng bức.

---Để xem đầy đủ nội dung từ câu 21 đến câu 39, vui lòng đăng nhập vào trang hoc247.net để xem online hoặc tải về máy tính---

ĐÁP ÁN

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

Trên đây là một phần trích dẫn nội dung Phương pháp giải bài toán về cộng hưởng cơ môn Vật Lý 12 năm 2021-2022. Để xem toàn bộ nội dung các em đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập.