Trắc nghiệm Vật lý 11: Dao động điều hòa

Nội dung kiến thức trọng tâm

Bộ đề tập trung vào những kiến thức cốt lõi của chủ đề, giúp người học ôn tập trước khi làm bài.

Những nội dung cần ghi nhớ

Ôn lại định nghĩa, công thức, dạng bài và các điểm dễ nhầm lẫn liên quan trực tiếp đến chuyên đề.

Cấu trúc bài thi

• Số lượng câu hỏi trong ngân hàng: 30 câu.
• Thời gian làm bài: 30 phút.
• Kết quả được chấm tự động sau khi hoàn thành quy trình nộp bài.

Hướng dẫn làm bài

Đọc kỹ câu hỏi, lựa chọn đáp án A, B, C hoặc D và phân bổ thời gian hợp lý. Bạn có thể theo dõi tiến độ ở khu vực câu hỏi trong suốt bài thi.

Kiến thức trọng tâm

Dao động điều hòa là dao động mà li độ được mô tả bằng hàm sin hoặc cos theo thời gian: \(x = A\cos(\omega t + arphi)\). Trong đó \(A\) là biên độ, \(\omega\) là tần số góc, \(arphi\) là pha ban đầu, \(\omega t + arphi\) là pha dao động.

Vận tốc \(v = -\omega A\sin(\omega t + arphi)\), gia tốc \(a = -\omega^2 x\). Gia tốc luôn ngược pha với li độ và hướng về vị trí cân bằng. Cơ năng \(W = \frac{1}{2}kA^2\) được bảo toàn nếu bỏ qua ma sát.

Các đại lượng đặc trưng

• Biên độ \(A\): giá trị cực đại của li độ, bằng nửa chiều dài quỹ đạo \(L = 2A\).
• Chu kỳ \(T = \frac{2\pi}{\omega}\), tần số \(f = \frac{1}{T}\).
• Pha ban đầu phụ thuộc gốc thời gian và chiều dương trục tọa độ.
• Đồ thị \(x-t\) là đường hình sin, đồ thị \(v-x\) là elip.

Phương pháp làm bài

Với câu lý thuyết, nhớ các cặp trái dấu: \(a\) và \(x\) luôn trái dấu, \(v\) đổi chiều tại biên. Khi vật đi từ biên về cân bằng chuyển động nhanh dần, từ cân bằng ra biên chậm dần.

Với bài toán liên quan thời gian và quãng đường, dùng vòng tròn lượng giác. Xác định vị trí ban đầu trên đường tròn, góc quét \(\Deltaarphi = \omega\Delta t\). Quãng đường trong một chu kỳ là \(4A\).

Với bài toán tìm thời điểm vật qua vị trí \(x_0\) theo chiều xác định, giải phương trình lượng giác kết hợp điều kiện vận tốc. Lưu ý phân biệt lần thứ n theo chiều âm/dương.

Những lỗi thường gặp

• Nhầm lẫn giữa tốc độ và vận tốc, giữa độ lớn gia tốc và giá trị đại số của gia tốc.
• Quên rằng cơ năng, biên độ, chu kỳ không đổi còn động năng, thế năng biến thiên tuần hoàn với tần số gấp đôi tần số dao động.
• Sai dấu pha ban đầu khi chọn gốc thời gian lúc vật qua vị trí có vận tốc âm.
• Tính quãng đường bằng cách lấy \(|x_2-x_1|\) thay vì xét đường đi thực tế.

Kinh nghiệm ôn tập

Làm lại vòng tròn lượng giác cho các vị trí đặc biệt \(x = 0, \pm A/2, \pm A\sqrt{2}/2, \pm A\sqrt{3}/2\). Ghi nhớ công thức độc lập \(A^2 = x^2 + \frac{v^2}{\omega^2}\) và \(v_{max}=\omega A, a_{max}=\omega^2 A\).

Luyện 30 câu trên trong 30 phút, bấm thời gian để tăng phản xạ. Sau mỗi lần sai, viết lại giải thích ngắn gọn bằng công thức \(v\), \(a\) tương ứng.

FAQ – Câu hỏi thường gặp

Dao động điều hòa là gì?

Là dao động có li độ tuân theo hàm \(x = A\cos(\omega t + arphi)\), có tính tuần hoàn, là mô hình cơ bản nhất của dao động cơ.

Khi nào vận tốc và gia tốc ngược chiều nhau?

Khi vật chuyển động từ vị trí cân bằng ra biên, vận tốc hướng ra biên còn gia tốc luôn hướng về cân bằng nên hai vectơ ngược chiều.

Đồ thị v theo x có dạng gì?

Từ hệ thức độc lập \( \frac{x^2}{A^2} + \frac{v^2}{(\omega A)^2} = 1\) suy ra đồ thị là elip.

Làm sao tính nhanh biên độ khi biết chiều dài quỹ đạo?

Chiều dài quỹ đạo \(L = 2A\) nên \(A = L/2\). Ví dụ \(L=10\) cm thì \(A=5\) cm.

Cơ năng có biến thiên tuần hoàn không?

Không. Trong dao động điều hòa lý tưởng, cơ năng bảo toàn và bằng tổng động năng và thế năng tại mọi thời điểm.

Cách xác định pha ban đầu?

Dựa vào vị trí và chiều chuyển động lúc \(t=0\). Pha ban đầu phụ thuộc gốc thời gian và chiều dương trục tọa độ, tính bằng \(arphi = rccos(x_0/A)\) kết hợp dấu của \(v_0\).