Giải bài tập vật lí lớp 11 chân trời sáng tạo Bài 1 Mô tả dao động

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Sự dao động của các vật diễn ra phổ biến trong cuộc sống hàng ngày như: dao động của quả lắc đồng hồ (Hình 1.1a), dao động của cánh chim ruồi để giữ cho cơ thể bay tại chỗ trong không trung khi hút mật (Hình 1.1b). Vậy dao động có đặc điểm gì và được mô tả như thế nào?

1. KHÁI NIỆM DAO ĐỘNG TỰ 

Câu hỏi 1: Từ một số dụng cụ đơn giản như: lò xo nhẹ, dây nhẹ không dãn, vật nặng và giá đỡ.

a) Em hãy thực hiện hai thí nghiệm sau:
– Có định một đầu của lò xo, gần vật nặng vào đầu còn lại của lò xo như Hình 1.2a. Kéo vật nặng xuống một đoạn theo phương thẳng đứng và buông nhẹ.
– Cố định một đầu của dây nhẹ không dãn, gắn vật nặng vào đầu còn lại của dây. Kéo vật nặng để dây treo lệch một góc xác định và buông nhẹ.
b) Quan sát và mô tả chuyển động của các vật, nêu điểm giống nhau về chuyển động của chúng.

Câu hỏi 2: Nêu một số ví dụ về dao động tuần hoàn.

Câu hỏi 3: Hãy nêu một ứng dụng của dao động tuần hoàn trong cuộc sống.

Luyện tập: Nêu một số ví dụ về các vật dao động tự do trong thực tế.

2. DAO ĐỘNG ĐIỀU HÒA

Câu hỏi 4: Nhận xét về hình dạng đồ thị tọa độ - thời gian của vật dao động trong Hình 1.4.

Câu hỏi 5: Quan sát Hình 1.5 và chỉ ra những điểm:

a) Có tọa độ dương, âm hoặc bằng 0.

b) Có khoảng cách đến vị trí cân bằng cực đại.

c) Gần nhau nhất có cùng trạng thái chuyển động.

Câu hỏi 6: Một con ong mật đang bay tại chỗ trong không trung (Hình 1.6), đập cánh với tần số khoảng 300 Hz. Xác định số dao động mà cánh ong mật thực hiện trong 1s và chu kì dao động của cánh ong.

Câu hỏi 7: Quan sát Hình 1.7, so sánh biên độ và li độ của hai dao động 1 và 2 tại mỗi thời điểm.

Câu hỏi 8: Dựa vào dữ kiện trong câu Thảo luận 6, xác định tần số góc khi ong đập cánh. Xem biên độ dao động của cánh ong là không đổi.

Luyện tập 1: Quan sát đồ thị li độ - thời gian của hai dao động điều hòa được thể hiện trong Hình 1.8. Hãy xác định biên độ, chu kì, tần số, tần số góc của mỗi vật dao động và độ lệch pha giữa hai dao động.

Câu hỏi 9: Xác định độ lệch pha dao động trong Hình 1.9.

Luyện tập 2: Xét vật thứ nhất bắt đầu dao động điều hòa từ vị trí cân bằng, vị trí thứ hai dao động điều hòa với biên độ lớn gấp hai lần, cùng chu kì và lệch pha $\Delta \varphi =\frac{\pi}{4} rad$ so với vật thứ nhất. Vẽ phác đồ thị li độ - thời gian của hai vật trong hai chu kì dao động đầu tiên.

Vận dụng

Tìm hiểu và trình bày một số ứng dụng thực tiễn của hiện tượng dao động.

BÀI TẬP

Bài tập 1: Xác định biên độ, chu kì, tần số, tần số góc của mỗi dao động và độ lệch pha giữa hai dao động có đồ thị li độ - thời gian như trong Hình 1P.1.

Bài tập 2: Vẽ phác đồ thị li độ – thời gian của hai dao động điều hoà trong các trường hợp:

a) Cùng biên độ, chu kì của dao động thứ nhất bằng ba lần chu kì của dao động thứ hai.

b) Biên độ của dao động thứ nhất bằng hai lần biên độ của dao động thứ hai, cùng chu kì, cùng pha.

c) Cùng biên độ, cùng chu kì và có độ lệch pha là $\pi$ rad.

Bài tập 1.3. Chu kì dao động của một vật được xác định bởi biểu thức

A. T = 2 $\pi \omega $

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

C. T = $\pi \omega $ rad

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