Bài tập trắc nghiệm con lắc đơn là một phần quan trọng trong chương trình vật lý lớp 12, giúp học sinh củng cố kiến thức và rèn luyện kỹ năng giải nhanh các dạng bài tập liên quan đến dao động điều hòa của con lắc đơn.
Các Dạng Bài Tập Con Lắc Đơn Thường Gặp
Dưới đây là một số dạng bài tập trắc nghiệm con lắc đơn thường gặp trong các kỳ thi THPT Quốc gia và tuyển sinh đại học:
1. Xác Định Chu Kì, Tần Số, Tần Số Góc Của Con Lắc Đơn
Công thức:
- Chu kì: T = 2π√(l/g)
- Tần số: f = 1/T
- Tần số góc: ω = 2πf = √(g/l)
Trong đó:
- l: chiều dài con lắc (m)
- g: gia tốc trọng trường (m/s²)
Ví dụ: Một con lắc đơn có chiều dài 1m, dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường g = 10m/s². Tính chu kì, tần số và tần số góc của con lắc.
Lời giải:
- Chu kì: T = 2π√(l/g) = 2π√(1/10) ≈ 2s
- Tần số: f = 1/T ≈ 0.5Hz
- Tần số góc: ω = 2πf ≈ π rad/s
Xác định chu kỳ con lắc đơn
2. Xác Định Vận Tốc, Gia Tốc Của Con Lắc Đơn Tại Vị Trí Cân Bằng
Công thức:
- Vận tốc cực đại: v_max = ωA
- Gia tốc cực đại: a_max = ω²A
Trong đó:
- ω: tần số góc (rad/s)
- A: biên độ dao động (m)
Lưu ý: Tại vị trí cân bằng, vận tốc của con lắc đơn đạt cực đại, còn gia tốc bằng 0.
Ví dụ: Một con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ 5cm. Biết tần số góc của con lắc là 2π rad/s. Tính vận tốc cực đại của con lắc.
Lời giải:
- Vận tốc cực đại: v_max = ωA = 2π * 0.05 ≈ 0.314 m/s
3. Xác Định Năng Lượng Của Con Lắc Đơn
Công thức:
- Năng lượng dao động: W = 1/2mω²A² = 1/2mglα_0²
- Thế năng: Wt = 1/2mglα²
- Động năng: Wđ = W – Wt = 1/2mgl(α_0² – α²)
Trong đó:
- m: khối lượng con lắc (kg)
- ω: tần số góc (rad/s)
- A: biên độ dao động (m)
- α: li độ góc (rad)
- α_0: biên độ góc (rad)
Lưu ý:
- Năng lượng dao động của con lắc đơn là đại lượng bảo toàn.
- Tại vị trí cân bằng, động năng cực đại, thế năng bằng 0.
- Tại vị trí biên, thế năng cực đại, động năng bằng 0.
Năng lượng con lắc đơn
4. Bài Toán Liên Quan Đến Sự Biến Thiên Chu Kì Con Lắc Đơn
Các yếu tố ảnh hưởng đến chu kì con lắc đơn:
- Chiều dài con lắc: Chu kì tỉ lệ thuận với căn bậc hai chiều dài con lắc.
- Gia tốc trọng trường: Chu kì tỉ lệ nghịch với căn bậc hai gia tốc trọng trường.
- Nhiệt độ: Khi nhiệt độ thay đổi, chiều dài con lắc thay đổi, dẫn đến chu kì thay đổi.
- Độ cao: Khi đưa con lắc lên cao, gia tốc trọng trường giảm, dẫn đến chu kì tăng.
- Lực cản của môi trường: Lực cản làm giảm biên độ dao động, chu kì dao động không thay đổi.
Ví dụ: Một con lắc đơn có chu kì T ở mặt đất. Hỏi khi đưa con lắc lên độ cao bằng bán kính Trái Đất thì chu kì của nó thay đổi như thế nào?
Lời giải:
- Tại mặt đất: g = GM/R²
- Tại độ cao h = R: g’ = GM/(R+h)² = GM/(2R)² = g/4
- Ta có: T’ = 2π√(l/g’) = 2π√(l/(g/4)) = 2T
- Vậy khi đưa con lắc lên độ cao bằng bán kính Trái Đất thì chu kì của nó tăng gấp đôi.
Kết Luận
Bài Tập Trắc Nghiệm Con Lắc đơn Có Lời Giải là tài liệu hữu ích giúp học sinh nắm vững kiến thức và rèn luyện kỹ năng giải nhanh các bài tập. Bằng cách luyện tập thường xuyên, học sinh có thể tự tin hơn khi tham gia các kỳ thi quan trọng.
FAQ
1. Công thức tính chu kì con lắc đơn là gì?
Chu kì con lắc đơn được tính theo công thức: T = 2π√(l/g), trong đó l là chiều dài con lắc và g là gia tốc trọng trường.
2. Tại sao con lắc đơn dao động được?
Con lắc đơn dao động được là do tác dụng của trọng lực và lực căng dây. Khi con lắc lệch khỏi vị trí cân bằng, trọng lực sẽ có thành phần kéo nó về vị trí cân bằng, tạo ra dao động.
3. Yếu tố nào ảnh hưởng đến chu kì con lắc đơn?
Các yếu tố ảnh hưởng đến chu kì con lắc đơn bao gồm: chiều dài con lắc, gia tốc trọng trường, nhiệt độ, độ cao, và lực cản của môi trường.
Con lắc đơn dao động
Bạn cần hỗ trợ?
Liên hệ với chúng tôi:
- Số Điện Thoại: 02033846993
- Email: [email protected]
- Địa chỉ: X2FW+GGM, Cái Lân, Bãi Cháy, Hạ Long, Quảng Ninh, Việt Nam.