20 câu Trắc nghiệm Bài tập về sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà (Kết nối tri thức 2023) có đáp án – Vật lí lớp 11

Trắc nghiệm Vật lí 11 Bài 7: Bài tập về sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà

Câu 1. Một con lắc lò xo gồm vật nặng 0,2 kg gắn vào đầu lò xo có độ cứng 20 N/m. Kéo quả nặng ra khỏi vị trí cân bằng rồi thả nhẹ cho nó dao động, tốc độ trung bình trong 1 chu kỳ là $\frac{160}{\pi }cm/s$. Cơ năng dao dao động của con lắc là

A. 0,025 J.

B. 0,064 J.

C. 0,072 J.

D. 0,095 J.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là B.

Câu 2. Một con lắc đơn gồm quả cầu có khối lượng 400 (g) và sợi dây treo không dãn có trọng lượng không đáng kể, chiều dài 0,1 (m) được treo thẳng đứng ở điểm A. Biết con lắc đơn dao động điều hoà, tại vị trí có li độ góc 0,075 (rad) thì có vận tốc $\mathrm{0,075}\sqrt{3}$ (m/s). Cho gia tốc trọng trường 10 (m/s²). Cơ năng của dao động là

A. 3,5 mJ.

B. 4,5 mJ.

C. 5,7 mJ.

D. 9,1 mJ.

Hướng dẫn giải

Cơ năng của dao động được tính bởi công thức:

Đáp án đúng là B.

Câu 3. Một con lắc đơn có khối lượng 2 kg và có độ dài 4 m, dao động điều hòa ở nơi có gia tốc trọng trường 9,8 m/s². Cơ năng dao động của con lắc là 0,2205 J. Biên độ góc của con lắc bằng

A. ${\mathrm{4,3}}^0$.

B. ${\mathrm{0,7}}^0$.

C. ${\mathrm{1,3}}^0$.

D. ${\mathrm{2,1}}^0$.

Hướng dẫn giải

Ta có: $\text{W}=\frac{mg\mathcal{l}}{2}{\alpha }_{\max }^2$$\Rightarrow {\alpha }_{\max }=\sqrt{\frac{2W}{mg\mathcal{l}}}=\sqrt{\frac{\mathrm{2.0,2205}}{\mathrm{2.9,8.4}}}=\mathrm{0,075}\left(rad\right)\approx {\mathrm{4,3}}^0$

Đáp án đúng là A.

Câu 4. Chất điểm có khối lượng m₁ = 50 g dao động điều hoà quanh vị trí cân bằng của nó với phương trình dao động $x_1=5\cos \left(\pi t+\frac{\pi }{6}\right)\left(cm\right)$. Chất điểm có khối lượng m₂ = 100g dao động điều hoà quanh vị trí cân bằng của nó với phương trình dao động $x_2=5\cos \left(\pi t-\frac{\pi }{6}\right)\left(cm\right)$. Tỉ số cơ năng trong quá trình dao động điều hoà của chất điểm m₁ so với chất điểm m₂ bằng

A. 0,25.

B. 0,5.

C. 1.

D. 2.

Hướng dẫn giải

Tỉ số cơ năng giữa hai con lắc là: $\frac{{\text{W}}_1}{{\text{W}}_2}=\frac{\frac{1}{2}{m}_1{\omega }_1^2{A}_1^2}{\frac{1}{2}{m}_2{\omega }_2^2{A}_2^2}=\frac{\frac{1}{2}50.{\pi }^2{.5}^2}{\frac{1}{2}100.{\pi }^2{.5}^2}=\frac{1}{2}$.

Đáp án đúng là B.

Câu 5. Một con lắc lò xo có cơ năng $W=\mathrm{0,9}J$ và biên độ dao động A = 15cm. Hỏi động năng của con lắc tại vị trí có li độ $x=-5\left(cm\right)$ là bao nhiêu?

A. 0,5 J.

B. 0,8 J.

C. 0,95 J.

D. 1 J.

Hướng dẫn giải

Độ cứng của lò xo: 

Động năng của con lắc tại $x=-5\text{ cm}$ vị trí là:

Đáp án đúng là B.

Câu 6. 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 t₁ = 0 đến $t_2=\frac{\pi }{48}s$, 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: 

Tại thời điểm t₁ = 0 thì $W_{đ}=\mathrm{0,096}=\frac{3W}{4};{\text{W}}_t=\frac{\text{W}}{4}$ nên lúc này $x_0=\pm \frac{A}{2}$

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

Ta có: $t_1=\frac{T}{12}+\frac{T}{8}=\frac{\pi }{48}\left(s\right)\Rightarrow T=\mathrm{0,1}\pi \left(s\right)$$\Rightarrow \omega =\frac{2\pi }{T}=20\left(rad/s\right)$

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

$\Rightarrow A=\sqrt{\frac{2W}{m{\omega }^2}}=\sqrt{\frac{\mathrm{2.0,128}}{{\mathrm{0,1.20}}^2}}=\mathrm{0,08}\left(m\right)=8\left(cm\right)$

Đáp án đúng là C.

Câu 7. Một con lắc đơn dao động điều hòa với biên độ góc ${\alpha }_0$. 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. $\pm \frac{{\alpha }_0}{2\sqrt{2}}$.

B. $\pm \frac{{\alpha }_0}{2\sqrt{3}}$.

C. $\pm \frac{{\alpha }_0}{\sqrt{2}}$.

D. $\pm \frac{{\alpha }_0}{2}$.

Hướng dẫn giải

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

${\text{W}}_t={\text{W}}_{đ}=\frac{\text{W}}{2}\Rightarrow \frac{mg{\alpha }^2}{2}=\frac{1}{2}\frac{mg{{\alpha }_0}^2}{2}\Rightarrow \alpha =\pm \frac{{\alpha }_0}{\sqrt{2}}$

 

Đáp án đúng là C.

Câu 8. Một vật dao động điều hòa với biên độ A thì cơ năng của vật

A. bằng 0,5 lần thế năng của vật ở li độ $x=\pm \frac{A}{2}$.

B. bằng 2 lần thế năng của vật ở li độ $x=\pm \frac{A}{2}$.

C. bằng $\frac{4}{3}$ lần thế năng của vật ở li độ $x=\pm A\frac{\sqrt{3}}{2}$.

D. bằng $\frac{3}{4}$ lần thế năng của vật ở li độ $x=\pm A\frac{\sqrt{3}}{2}$.

Hướng dẫn giải

– Khi vật đi qua vị trí $x=\pm \frac{A}{2}$:

– Khi vật ở vị trí $x=\pm A\frac{\sqrt{3}}{2}$:

Đáp án đúng là C.

Câu 9. Vật dao động điều hòa với vận tốc cực đại bằng 3 m/s và gia tốc cực đại bằng $30\pi \left(m/s^2\right)$. Lúc t = 0 vật có vận tốc $v_1=+\mathrm{1,5}m/s$ và thế năng đang giảm. Hỏi sau thời gian ngắn nhất là bao nhiêu thì vật có gia tốc bằng $-15\pi \left(m/s^2\right)$?

A. 0,01 s.

B. 0,02 s.

C. 0,05 s.

D. 0,15 s.

Hướng dẫn giải

Từ các công thức: $a_{\max }={\omega }^{2}A$ và $v_{\max }=\omega A$ suy ra $\omega =\frac{a_{\max }}{v_{\max }}=10\pi \left(rad/s\right)$

Ta có: $v_1=\mathrm{1,5}=\frac{v_{\max }}{2}\Rightarrow x=\pm \frac{A\sqrt{3}}{2}$

Mà thế năng đang giảm nên chọn $x_1=-\frac{A\sqrt{3}}{2}$

Khi $a_2=-15\pi =-\frac{a_{\max }}{2}\Rightarrow x_2=\frac{A}{2}$ (vì sau thời gian ngắn nhất nên chọn $x_2=\frac{A}{2}$)

$\Rightarrow t_{-\frac{A\sqrt{3}}{2}\to \frac{A}{2}}=\frac{T}{6}+\frac{T}{12}=\frac{1}{4}.\frac{2\pi }{\omega }=\mathrm{0,05}\left(s\right)$

Đáp án đúng là C.

Câu 10. Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Lò xo có độ cứng k = 80 N/m. Trong một chu kì, con lắc đi được một đoạn đường dài 20 cm. Cơ năng của con lắc là

A. 0,1 J.

B. 0,2 J.

C. 0,3 J.

D. 0,4 J.

Hướng dẫn giải

Quãng đường vật đi được trong một chu kì là: $S_T=4\text{A}\Rightarrow A=5cm$

Cơ năng của con lắc: $\text{W}=\frac{1}{2}k{\text{A}}^2=\mathrm{0,1}J$

Đáp án đúng là A.

Xem thêm các bài Trắc nghiệm Vật Lí lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Trắc nghiệm Bài 6: Dao động tắt dần. Dao động cưỡng bức. Hiện tượng cộng hưởng

Trắc nghiệm Bài 7: Bài tập về sự chuyển hoá năng lượng trong dao động điều hoà

Trắc nghiệm Bài 8: Mô tả sóng

Trắc nghiệm Bài 9: Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ

Trắc nghiệm Bài 11: Sóng điện từ