Xem toàn bộ tài liệu Lớp 12: tại đây

Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

• Sách Giáo Khoa Vật Lý 12 nâng cao
• Sách Giáo Khoa Vật Lý 12
• Giải Vật Lí Lớp 12
• 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 8: Năng lượng trong dao động điều hòa (Nâng Cao) 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:

Bài C1 (trang 41 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Từ công thức và đường biểu diễn của W_t, hãy rút ra nhận xét về biến đổi thế năng.

Lời giải:

Ta có:

Gọi ω’, T’, f’, φ’ lần lượt là tần số góc, chu kì, pha ban đầu của thế năng.

Ta nhận thấy thế năng biến đổi tuần hoàn theo thời gian với ω’ = 2ω; T’ = T/2; f’ = 2f, φ’ = 2φ

Bài C2 (trang 42 SGK Vật Lí 12 nâng cao): Từ công thức và đường biểu diễn của W_đ, hãy rút ra nhận xét về biến đổi của động năng.

Lời giải:

Ta có:

Gọi ω’, T’, f’, φ’ lần lượt là tần số góc, chu kì, pha ban đầu của động năng.

Ta nhận thấy động năng biến đổi tuần hoàn theo thời gian với ω’ = 2ω; T’ = T/2; f’ = 2f, φ’ = 2φ ± π

Lời giải:

– Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của thế năng, động năng, cơ năng của vật năng dao động điều hòa theo thời gian trên cùng một đồ thị như hình vẽ.

– Giả sử ban đầu động năng cực đại, thế năng bằng không, T là chu kỳ của dao động điều hòa.

– Từ 0 đến T/4: động năng biến thành thế năng.

– Từ T/4 đến T/2 thế năng thành động năng.

Lời giải:

Cơ năng của vật dao động:

– Ở vị trí cân bằng: W_t = 0, W_đ = W_{đ max} ⇒

– Khi li độ cực đại: W_đ = 0, W_t = W_{t max} ⇒

    A. theo một hàm dạng sin

    B. tuần hoàn với chu kì T

    C. tuần hoàn với chu kì T/2

    D. không đổi

Lời giải:

    Chọn C. tuần hoàn theo chu kì T/2.

Lời giải:

Chu kỳ T = 2s → ω = 2π/T = π rad/s

Năng lượng của dao động:

Lời giải:

* Tính thế năng W_t: Thế năng W_t của con lắc đơn là thế năng của vật chịu tác dụng của trọng lực, nếu chọn vị trí cân bằng O làm gốc thì thế năng khi vật ở vị trí M có li độ α là:

Dùng công thức lượng giác và chú ý rằng, nếu α nhỏ thì

ta có:

Trong đó s = l.α là độ dài đại số của cung OM.

* Tính động năng W_đ

trong đó v là vận tốc của vật năng ở vị trí M,

Sử dụng công thức độc lập của v và s ta có:

Vậy

* Tính cơ năng W

với các góc nhỏ α, tức là với s₀ ≪ l

Ta lại thấy cơ năng của con lắc đơn không đổi trong suốt quá trính dao động và tỉ lệ với bình phương biên độ s₀². Kết luận trên về sự bảo toàn cơ năng của con lắc đơn có thể suy ra ngay từ tính chất của trọng lực tác dụng lên con lắc là lực thế.

    a) Vận tốc của vật năng trong con lắc lò xo khi qua vị trí cân bằng theo biên độ A.

    b) Vận tốc của con lắc con đi qua vị trí cân bằng theo biên độ góc α_o

Lời giải:

a) Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho con lắc lò xo, ta được:

v_max là vận tốc vật năng khi qua vị trí cân bằng theo chiều dương, đó cũng là vận tốc cực đại.

b) Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho con lắc đơn, ta được:

Vậy vận tốc của con lắc con đi qua vị trí cân bằng theo biên độ góc α₀ là: