Xem toàn bộ tài liệu Lớp 12: tại đây
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 12 nâng cao
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 12
- Giải Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
- Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 12 Nâng Cao
Giải Bài Tập Vật Lí 12 – Bài 4: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:
C1 trang 20 SGK: Hãy làm thí nghiệm như Hình 4.3 SGK. Con lắc điều khiển D được kéo sang một bên rồi thả ra cho dao động.
a) Các con lắc khác có dao động không?
b) Con lắc nào dao động mạnh nhất? Tại sao?
Trả lời:
Học sinh làm thí nghiệm quan sát và nhận xét:
a) Các con lắc khác có dao động vì các con lắc này đều chịu tác dụng của lực cưỡng bức do con lắc D dao động gây ra truyền qua dây nối các điểm treo của chúng nên chúng sẽ dao động cưỡng bức với chu kỳ bằng chu kỳ của con lắc D.
b) Con lắc C dao động mạnh nhất vì có chiều dài bằng chiều dài con lắc D nên có chu kỳ riêng bằng chu kỳ của con lắc D cũng chính là chu kỳ ngoại lực cưỡng bức nên sảy ra hiện tượng cộng hưởng.
C2 trang 20 SGK:
a) Tại sao biên độ dao động cưỡng bức của thân xe trong ví dụ III.2 lại nhỏ?
b) Tại sao với một lực đẩy nhỏ ta có thể làm cho chiếc đu có người ngồi đung đưa với biên độ lớn?
Trả lời:
a) Vì tần số của lực cưỡng bức gây ra bởi chuyển động của pittong trong xilanh của máy nổ khác xa tần số riêng của khung xe.
b) Vì tần số do lực tác dụng (lực đẩy) bằng với tần số riêng của chiếc đu, gây ra sự cộng hưởng nên chiếc đu chuyển động có biên độ lớn.
Bài 1 (trang 21 SGK Vật Lý 12): Nêu đặc điểm của dao động tắt dần. Nguyên nhân của nó là gì?
Lời giải:
Dao động tắt dần là dao động có biên độ giảm dần theo thời gian, dao động tắt dần không có tính điều hòa. Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do lực cản của môi trường. Lực cản môi trường càng lớn thì sự tắt dần càng nhanh.
Bài 2 (trang 21 SGK Vật Lý 12): Nêu đặc điểm của dao động duy trì?
Lời giải:
Đặc điểm của dao động duy trì:
+ Là dao động tự do mà người ta đã bổ sung năng lượng cho vật sau mỗi chu kì dao động, năng lượng bổ sung đúng bằng năng lượng mất đi.
+ Quá trình bổ sung năng lượng là để duy trì dao động chứ không làm thay đổi đặc tính cấu tạo, không làm thay đổi bin độ và chu kì hay tần số dao động của hệ.
Bài 3 (trang 21 SGK Vật Lý 12): Nêu đặc điểm của dao động cưỡng bức.
Lời giải:
Đặc điểm của dao động cưỡng bức:
+ Là dao động chịu tác dụng của ngoại lực biến thiên tuần hoàn theo thời gian F = F0cos(ωt + φ) với F0 là biên độ của ngoại lực.
+ Ban đầu dao động của hê là một dao động phức tạp do sự tổng hợp của dao động riêng và dao động cưỡng bức sau đó dao động riêng tắt dần vật sẽ dao động ổn định với tần số của ngoại lực.
+ Biên độ của dao động cưỡng bức tăng nếu biên độ ngoại lực (cường độ lực) tăng và ngược lại.
+ Biên độ của dao động cưỡng bức giảm nếu lực cản môi trường tăng và ngược lại.
+ Biên độ của dao động cưỡng bức tăng nếu độ chênh lệch giữa tần số của ngoại lực và tần số dao động riêng giảm.
Bài 4 (trang 21 SGK Vật Lý 12): Hiện tượng cộng hưởng là gì? Nêu điều kiện để có cộng hưởng. Cho một ví dụ.
Lời giải:
Cộng hưởng là hiện tượng biên độ dao động cưỡng bức tăng nhanh đến một giá trị cực đại khi tần số f của lực cưỡng bức bằng tần số riêng của hệ f0. Điều kiện để có cộng hưởng: f = f0
Ví dụ: Chiếc cầu có thể gãy, nếu đoàn người đi đều bước qua chiếc cầu có tần số cưỡng bức f bằng với tần số riêng của chiếc cầu f0.
Mỗi nhạc cụ đều có hộp cộng hưởng, để có thể dao động cộng hưởng nhiều tần số dao động khác nhau.
Bài 5 (trang 21 SGK Vật Lý 12): Một con lắc dao động tắt dần. Cứ sau mỗi chu kì, biên độ giảm 3%. Phần năng lượng của con lắc bị mất đi trong một dao động toàn phần là bao nhiêu?
A. 3%
B. 9%
C. 4,5%
D. 6%
Lời giải:
Chọn đáp án D.
Năng lượng trong một dao động toàn phần (một chu kì):
Sau mỗi chu kì biên độ giảm 3%.
Năng lượng toàn phần sau mỗi chu kì:
=> Năng lượng bị mất trong một dao động toàn phần:
Bài 6 (trang 21 SGK Vật Lý 12): Một con lắc dài 44cm được treo vào trần của một toa xe lửa. Con lắc bị kích động mỗi khi bánh của toa xe gặp chỗ nối nhau của đường ray. Hỏi tàu chạy thẳng đều với tốc độ bao nhiêu thì biên độ dao động của con lắc sẽ lớn nhất? Cho biết chiều dài của mỗi đường ray là 12,5m. Lấy g = 9,8 m/s2.
A. 10,7 km/h
B. 40 km/h
C. 106 km/h
D. 45 km/h
Lời giải:
Chọn đáp án B.
Con lắc dao động cưỡng bức mỗi khi toa xe đi qua chỗ nối hai thanh.
Chu kỳ dao động là chu kỳ chu kỳ của ngoại lực chính là thời gian bánh xe đi chuyển động từ khớp nối này sang khớp nối kế tiếp: T = ∆t = L/v
Với v là vận tốc của tàu, L là chiều dài của thanh
Con lắc dao động mạnh nhất khi chu kỳ ngoại lực bằng chu kỳ dao động riêng của con lắc:
