20 câu Trắc nghiệm Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà (Kết nối tri thức 2024) có đáp án

20 câu Trắc nghiệm Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà (Kết nối tri thức 2024) có đáp án - Vật lí 11

Giang Ngày: 23-10-2023 Lớp 11

387

Toptailieu.vn biên soạn và giới thiệu 20 câu Trắc nghiệm Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà (Kết nối tri thức 2024) có đáp án - Vật lí 11 hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng làm các bài tập từ đó nâng cao kiến thức và biết cách vận dụng phương pháp giải vào các bài tập trong môn Vật lí 11.

20 câu Trắc nghiệm Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà (Kết nối tri thức 2024) có đáp án - Vật lí 11

Phần 1. Trắc nghiệm Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

Câu 1. Một con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc $α_{0}$ . 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. $\pm \frac{α_{0}}{2 \sqrt{2}}$ .

B. $\pm \frac{α_{0}}{2 \sqrt{3}}$ .

C. $\pm \frac{α_{0}}{\sqrt{2}}$ .

D. $\pm \frac{α_{0}}{2}$ .

Hướng dẫn giải

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

$W_{t} = W_{đ} = \frac{W}{2} \Rightarrow \frac{m g α^{2}}{2} = \frac{1}{2} \frac{m g {α_{0}}^{2}}{2} \Rightarrow α = \pm \frac{α_{0}}{\sqrt{2}}$

Đáp án đúng là C.

Câu 2. 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 $t_{1} = 0$ đến $t_{2} = \frac{π}{48} s$ , 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.

Hướng dẫn giải

Tại thời điểm t₂ động năng bằng thế năng: Trắc nghiệm Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 5 (có đáp án): Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà

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

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

Trắc nghiệm Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 5 (có đáp án): Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà

Ta có: $t_{1} = \frac{T}{12} + \frac{T}{8} = \frac{π}{48} (s) \Rightarrow T = 0,1 π (s)$ $\Rightarrow ω = \frac{2 π}{T} = 20 (r a d / s)$

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

$\Rightarrow A = \sqrt{\frac{2 W}{m ω^{2}}} = \sqrt{\frac{2.0,128}{{0,1.20}^{2}}} = 0,08 (m) = 8 (c m)$

Đáp án đúng là C.

Câu 3: Con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 100g gắn với một lò xo nhẹ. Con lắc dao động điều hòa theo phương ngang với phương trình x = 10cos10πt (cm). Mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Lấy π² = 10. Cơ năng của con lắc bằng :

A. 0,10 J.

B. 0,50 J.

C. 0,05 J.

D. 1,00 J.

Hướng dẫn giải

Cơ năng của con lắc: $W = \frac{1}{2} m ω^{2} A^{2} = \frac{1}{2} {.0,1.10}^{2} . π^{2} {.0,1}^{2} = 0,5 J$

Đáp án đúng là B

Câu 4. Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox. Khi chất điểm đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì

A. thế năng của chất điểm giảm.

B. động năng của chất điểm tăng.

C. cơ năng được bảo toàn.

D. Cả A, B và C đều đúng.

Hướng dẫn giải

Một chất điểm dao động điều hòa trên trục Ox. Khi chất điểm đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng thì:

+ Li độ giảm => thế năng giảm.

+ Vận tốc tăng => động năng tăng.

+ Cơ năng được bảo toàn.

Đáp án đúng là D.

Câu 5: Cơ năng của một vật dao động điều hòa

A. biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ bằng một nửa chu kỳ dao động của vật.

B. tăng gấp đôi khi biên độ dao động của vật tăng gấp đôi.

C. bằng động năng của vật khi vật tới VTCB.

D. biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ bằng chu kỳ dao động của vật.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là C

Câu 6: Một vật nhỏ có khối lượng m dao động điều hòa trên trục Ox, mốc thế năng tại vị trí cân bằng. Khi gia tốc của vật có độ lớn bằng một nửa độ lớn gia tốc cực đại thì tỉ số giữa thế năng và động năng là

A. $\frac{1}{4}$ .

B. 2.

C. 3.

D. $\frac{1}{3}$ .

Hướng dẫn giải

$a = \frac{a_{\max}}{2} \Rightarrow x = \frac{A}{2} \Rightarrow W_{t} = \frac{W}{4} \Rightarrow W_{t} = \frac{W_{d}}{3}$ .

Đáp án đúng là D

Câu 7. Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Biết lò xo có độ cứng 36 N/m và vật nhỏ có khối lượng 100g. Lấy π² = 10 . Động năng của con lắc biến thiên theo thời gian với tần số

A. 6 Hz.

B. 12 Hz.

C. 1 Hz.

D. 3 Hz.

Hướng dẫn giải

Gọi f là tần số dao động của con lắc thì động năng của con lắc biến thiên theo thời gian với tần số 2f

Tần số dao động: $f = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{k}{m}} = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{36}{0,1}} = 3 H z$

Vậy động năng của con lắc biến thiên theo thời gian với tần số f’ = 2.3 = 6Hz

Đáp án đúng là A

Câu 8: Một con lắc lò xo nằm ngang, một đầu cố định, một đầu gắn với vật khối lượng 100 g dao động theo phương trình x = 8cos(10t ) ( x tính băng cm, t tính bằng s). Thế năng cực đại của vật là:

A. 16 mJ.

B. 320 mJ.

C. 128 mJ.

D. 32 mJ.

Hướng dẫn giải

Thế năng cực đại bằng cơ năng của vật

Trắc nghiệm Vật Lí 11 Kết nối tri thức Bài 5 (có đáp án): Động năng. Thế năng. Sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà

Đáp án đúng là D

Câu 9. Khi nói về năng lượng của một vật dao động điều hòa, phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Thế năng và động năng của vật được bảo toàn trong quá trình dao động.

B. Cơ năng của vật biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

C. Động năng của vật đạt cực đại khi vật ở vị trí biên.

D. Thế năng của vật đạt cực đại khi vật ở vị trí biên.

Hướng dẫn giải

A – sai, vì trong dao động điều hòa thế năng và động năng biến thiên tuần hoàn theo thời gian.

B – sai, vì trong dao động điều hòa cơ năng của vật được bảo toàn.

C – sai, vì tại vị trí biên v = 0 nên động năng bằng 0.

D – đúng vì $W_{t} = \frac{1}{2} k x^{2}$ nên khi vật ở biên thì li độ x đạt cực đại.

Đáp án đúng là D.

Câu 10: Khi nói về năng lượng của một vật dao động điều hòa, phát biểu nào sau đây là đúng ?

A. Thế năng của vật đạt giá trị cực đại khi vật đi qua vị trí cân bằng.

B. Cơ năng của vật biến thiên tuần hoàn với chu kì bằng 1/2 chu kì dao động điều hòa.

C. Thế năng và động năng của vật biến thiên tuần hoàn với cùng tần số.

D. Trong mỗi chu kì dao động của vật có hai thời điểm ứng với lúc thế năng bằng động năng.

Hướng dẫn giải

Thế năng và động năng của một vật dao động điều hoà biến thiên tuần hoàn với cùng tần số.

Đáp án đúng là C

Phần 2. Lý thuyết Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa

I. Động năng

- Động năng của vật dao động điều hòa được xác định bởi biểu thức

$W_{d} = \frac{1}{2} m ω^{2} (A^{2} - x^{2})$

Lý thuyết Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa (Kết nối tri thức 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 2)

- Đồ thị cho thấy, khi vật đi từ VTCB tới vị trí biên thì động năn của vật đang từ cực đại giảm đến 0. Khi vật đi từ vị trí biên về VTCB thì động năng của vật tăng từ 0 đến giá trị cực đại

II. Thế năng

- Theo định luật bảo toàn năng lượng, nếu bỏ qua ma sát thì động năng của vật không mất đi mà chuyển dần thành thế năng của vật và ngược lại nên ta có:

$W_{t} = \frac{1}{2} m ω^{2} x^{2}$

Lý thuyết Động năng. Thế năng. Sự chuyển hóa năng lượng trong dao động điều hòa (Kết nối tri thức 2023) hay, chi tiết | Vật Lí 11 (ảnh 3)

- Đồ thị biến thiên thế năng theo li độ x cũng là một đường Parabol nhưng bề lõm hướng lên như hình 5.2 và có giá trị cực đại: $W_{t max} = W_{d max} = \frac{1}{2} m ω^{2} A^{2}$

III. Cơ năng

- Trong dao động điều hòa, có sự chuyển hóa qua qua lại giữa động năng và thế năng của vật, còn cơ năng, tức tổng động năng và thế năng thì được bảo toàn

$W = W_{d} + W_{t} = \frac{1}{2} m ω^{2} A^{2}$