Vật lí 12 Bài 5: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số – Phương pháp giản đồ Fre-nen – Giải bài tập SGK Vật lí 12 Bài 5

Vật lí 12 Bài 5: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số – Phương pháp giản đồ Fre-nen được thầy cô trường TH Văn Thủy biên soạn hy vọng sẽ là là tài liệu hữu ích giúp các em nắm vững kiến thức bài học và đạt kết quả tốt trong các bài thi, bài kiểm tra trên lớp.

Tóm tắt lý thuyết Vật lí 12 Bài 5

I) Cách biểu diễn phương trình dao động điều hòa bằng một vecto quay.

– Vectơ OM→ biểu diễn phương trình dao động điều hòa: x = Acos⁡(ωt + φ) tại thời điểm t có những đặc điểm sau:

x = A cos⁡(ωt + φ) OM→ ( O là gốc tọa độ)
Biên độ A Độ dài |OM→| = A
Tần số góc ω Quay đều với tốc độ góc ω
Pha dao động ωt + φ Góc hợp bởi vectơ và trục Ox

II) Phương pháp giản đồ Fre-nen

– Yêu cầu bài toán

Tìm li độ của một vật thực hiện đồng thời 2 dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số: x1 = A1cos⁡(ωt + φ1 )

x2 = A2cos⁡(ωt + φ2 )

Khi đó li độ của vật x = x1 + x2 có phương trình như thế nào?

– Phương pháp giản đồ Fre-nen

ly thuyet tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 9

B1: biểu diễn li độ x1, x2 tại thời điểm ban đầu bằng các Vectơ (OM1→, OM2→

B2: li độ x = x1 + x2 của dao động tổng hợp tại thời điểm ban đầu được biểu diễn bằng OM→ = OM1→ + OM2→

B3: Sử dụng quy tắc hình bình hành để tìm các đại lượng đặc trưng.

Phương dao động: cùng phương với 2 dao động thành phần.

Tần số: cùng tần số ω với 2 dao động thành phần.

Biên độ ly thuyet tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 1 1

Pha ban đầu φ: ly thuyet tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 1

Nhận xét: biên độ A phụ thuộc vào A1,A2 và độ lệch pha (φ1 – φ2)

+) Amax = A1 + A2 khi 2 dao động cùng pha: (φ1 – φ2 ) = 2nπ (n = 0, ±1, ±2,…)

+) Amin = |A1 – A2 | khi 2 dao động ngược pha: (φ1 – φ2 ) = (2n + 1)π (n = 0, ±1, ±2,…)

III) Sử dụng máy tính để tổng hợp dao động

VD: để tổng hợp 2 dao động x1 = 1 cos⁡(ωt + 2π/3) và x2 = √3cos⁡(ωt + π/6) ta dùng máy tính Casio fx 570 – ES, bấm như sau:

B1: Chọn đơn vị góc là radian ly thuyet tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 3 1

B2: Chọn chế độ tính toán với số phức ly thuyet tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 4 1 (khi đó máy tính sẽ hiện CMPLX)

B3: Nhập số liệu

ly thuyet tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 5 1

(Màn hình máy tính sẽ hiện thị ly thuyet tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 6 1)

B4: để hiện ra kết quả bấm ly thuyet tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 7 1

Màn hình sẽ hiện kết quả: ly thuyet tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 8 1

Nghĩa là biên độ A = 2 và pha ban đầu φ = π/3

Giải bài tập SGK Vật lí 12 Bài 5

Bài 1 (trang 25 SGK Vật Lý 12)

Nêu cách biểu diễn một dao động điều hòa bằng một vecto quay.

Lời giải:

Mỗi dao động điều hòa x = Acos(ωt + φ) được biểu diễn bằng một vecto quay.

– Cách biểu diễn:

+ Vẽ trục tọa độ Ox nằm ngang.

+ Vẽ vectơ bai 1 trang 25 sgk vat ly 12 update 1

Khi t = 0 , cho vecto OM quay đều quanh O với tốc độ góc ω.

Khi đó, vecto quay OM biểu diễn dao động điều hòa có phương trình x = Acos(ωt + φ).

Có gốc tại gốc tọa độ của trục Ox, có độ dài bằng biên độ dao động A và hợp với trục Ox một góc bằng pha ban đầu φ (chọn chiều dương là chiều của đường tròn lượng giác)

Bài 2 (trang 25 SGK Vật Lý 12)

Trình bày phương pháp giản đồ Fre-nen để tìm dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số.

Lời giải:

Giả sử cần tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số.

x1 = A1cos(ωt + φ1); x2 = A2cos(ωt + φ2)

+ Lần lượt vẽ hai vecto quay OM1→, OM2→ biểu diễn cho dao động x1 và dao động x2, lần lượt hợp với trục Ox những góc φ1, φ2.

+ Vẽ vecto tổng hợp OM→ của hai vecto trên. Vecto tổng hợp là vecto quay biểu diễn phương trình của dao động tổng hợp.

+ Tìm độ dài của OM→ bằng công thức: A2 = A12 + A22 + 2A1A2.cos(φ1 – φ2)

+ Tìm góc hợp bởi OM→ và trục Ox bằng công thức:

bai 2 trang 25 sgk vat ly 12 1

+ Viết phương trình dao động tổng hợp dạng: x = A.cos(ωt + φ)

Bài 3 (trang 25 SGK Vật Lý 12)

Nêu ảnh hưởng của độ lệch pha (φ2 – φ1) đến biên độ của dao động tổng hợp trong các trường hợp:

a) Hai dao động thành phần cùng pha

b) Hai dao động thành phần ngược pha

c) Hai dao động thành phần có pha vuông góc: bai 3 trang 25 sgk vat ly 12 update 1

Lời giải:

Biên độ dao động tổng hợp phụ thuộc vào độ lệch pha Δφ = φ2 – φ1

a) Nếu hai dao động thành phần cùng pha: Δφ = φ2 – φ1 = 2nπ (n = 0, ± 1,± 2,…) thì biên độ dao động tổng hợp là lớn nhất và bằng tổng hai biên độ: A = A1 + A2

b) Nếu hai dao động thành phần ngược pha: Δφ = φ2 – φ1 = (2n + 1)π (n = 0, ± 1,± 2,…) thì biên độ dao động tổng hợp là nhỏ nhất và bằng trị tuyệt đối của hiệu hai biên độ: A = |A1 – A2|

c) Nếu hai dao động thành phần có pha vuông góc Δφ = φ2 – φ1 = ± π/2 + 2nπ (n = 0, ± 1, ± 2,…) thì biên độ dao động tổng hợp là: A = √(A12 + A22)

Bài 4 (trang 25 SGK Vật Lý 12)

Chọn đáp án đúng. Hai dao động là ngược pha khi:

A. φ2 – φ1 = 2nπ

B. φ2 – φ1 = nπ

C. φ2 – φ1 = (n – 1)π

D. φ2 – φ1 = (2n – 1)π

Lời giải:

Hai dao động là ngược pha khi độ lệch pha giữa chúng là: ∆φ = φ2 – φ1 = (2n – 1)π, (n = 0, ±1, ±2, …).

Chọn đáp án D.

Bài 5 (trang 25 SGK Vật Lý 12)

Xét một vecto quay OM→ có những đặc điểm sau:

– Có độ lớn bằng hai đơn vị chiều dài.

– Quay quanh O với tốc độ góc 1 rad/s

– Tại thời điểm t = 0, vecto OM→ hợp với trục Ox một góc 30o

Hỏi vecto quay OM→ biểu diễn phương trình của dao động điều hòa nào?

A. x = 2cos(t – π/3)

B. x = 2cos(t + π/6)

C. x = 2cos(t – 30o)

D. x = 2cos(t + π/3).

Lời giải:

Phương trình dao động tổng quát: x = Acos(ωt + φ)

Vecto quay OM→ có:

+ Có độ lớn bằng hai đơn vị chiều dài nên biên độ dao động A = 2.

+ Quay quanh O với tốc độ góc 1 rad/s nên tần số góc ω = 1rad/s.

+ Tại thời điểm t = 0, vecto OM→ hợp với trục Ox một góc 30o nên pha ban đầu của dao động là φ = π/6 rad.

Vậy vectơ quay OM→ biểu diễn phương trình của dao động điều hòa:

bai 5 trang 25 sgk vat ly 12 2 1

Chọn đáp án B.

Bài 6 (trang 25 SGK Vật Lý 12)

Cho hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số góc ω = 5π rad/s, với các biên độ: A1 = √3/2 cm, A2 = √3 cm và các pha ban đầu tương ứng φ1 = π/2 và φ2 = 5π/6. Tìm phương trình dao động tổng hợp của hai dao động trên.

Lời giải:

Phương trình dao động tổng hợp của hai dao động trên là: x = Acos(ωt + φ).

Biên độ dao động tổng hợp là:

A2 = A12 + A22 + 2A1A2 cos(φ2 – φ1) = bai 6 trang 25 sgk vat ly 12 1 update 1

⇒ A ≈ 2,3 (cm)

Pha của dao động tổng hợp là:

bai 6 trang 25 sgk vat ly 12 2 update 1

Vậy phương trình tổng hợp là: x = 2,3cos(5πt + 0,73π) (cm).

Trắc nghiệm Vật lí 12 Bài 5 có đáp án

Bài 1: Chuyển động của một vật là hai dao động điều hòa cùng phương. Hai dao động này có phương trình lần lượt là x1 = 4cos(10t – π/6) (cm) và x2 = A2cos(10t – π/6) (cm). Độ lớn của vận tốc ở vị trí cân bằng là 60 cm/s. Giá trị của A2 bằng:

A. 4 cm.

B. 6 cm.

C. 2 cm.

D. 8 cm.

Lời giải

– Tại vị trí cân bằng vật đạt vận tốc có giá trị cực đại nên:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 6 2

– Hai dao động cùng pha thì biên độ của dao động tổng hợp là:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 6 1 1

Chọn đáp án C

Bài 2: Dao động của một chất điểm là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, có phương trình li độ lần lượt là x1 = 3cos(2πt/3 – π/2) (cm) và x2 = 3√3cos(2πt/3) (cm) (x1 và x2 tính bằng cm, t tính bằng s). Tại các thời điểm x1 = x2 li độ dao động tổng hợp là:

A. ± 7,59 cm.

B. ± 5,19 cm.

C. ± 6 cm.

D. ± 3 cm.

Lời giải

– Phương trình dao động tổng hợp:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 7 3

– Tại thời điểm x1 = x2:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 7 1 1

– Ta có:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 7 2 1

Chọn đáp án B

Bài 3: Dao động của một vật là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, có phương trình lần lượt là x1 = 4cos(√3t/2 + π/3) (cm) và x2 = 5cos(√3t/2 + 2π/3) (cm) (x1; x2 tính bằng , t tính bằng ). Gia tốc của vật có độ lớn cực đại là:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 8 3

Lời giải

– Dao động tổng hợp của vật có phương trình là:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 8 1 1

– Vậy gia tốc cực đại của vật có độ lớn là:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 8 2 1

Chọn đáp án C

Bài 4: Một vật thực hiện đồng thời 2 dao động điều hoà cùng phương, li độ x1 và x2 phụ thuộc thời gian như hình vẽ. Phương trình dao động tổng hợp là:

A. x = 2cos(ωt – π/3) cm.

B. x = 2cos(ωt + 2π/3) cm.

C. x = 2cos(ωt + 5π/6) cm.

D. x = 2cos(ωt – π/6) cm.

Lời giải

– Từ đồ thị ta viết được phương trình của x1 và x2 là:

* Phương trình của x1: biên độ A1 = √3 cm, tại thời điểm t = 0 thì x1 = 0 và đang xuống phía âm nên:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 9 1 1

* Phương trình của x2: biên độ A2 = 1 cm, tại t = 0 thì:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 9 2 1

– Sử dụng máy tính để tổng hợp 2 dao động trên:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 9 3 1

Chọn đáp án B

Bài 5: Một vật có khối lượng không đổi thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa có phương trình lần lượt là x1 = 10cos(2πt + φ) cm; x2 = A2cos(2πt − π/2) cm thì dao động tổng hợp là x = Acos(2πt − π/3) cm. Khi biên độ dao động của vật bằng nửa giá trị cực đại thì biên độ dao động A2 có giá trị là:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 10 6

Lời giải

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 10 1 1

– Từ hình vẽ, áp dụng định lý hàm cos trong tam giác ta có:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 10 2 1

– Phương trình trên luôn có nghiệm nên:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 10 3

– Với: bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 10 4 1

thay vào phương trình trên ta được: bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 10 5 1

Chọn đáp án A

Bài 6: Một chất điểm tham gia đồng thời hai dao động điều hòa trên cùng một trục Ox có phương trình: x1 = 2√3sinωt cm, x2 = A2cos(ωt + φ2) cm. Phương trình dao động tổng hợp x = 2cos(ωt + φ) cm. Biết φ2 – φ = π/3. Cặp giá trị nào của A2 và φ2 sau đây là đúng?

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 11 4

Lời giải

– Ta có:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 11 1

– Dựa vào các dữ kiện ta vẽ được giản đồ vecto như hình sau:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 11 2 1

– Áp dụng định lý hàm sin ta được:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 11 3 1

– Sử dụng máy tính để thử các đáp án thì đáp án A là thỏa mãn phương trình trên.

Chọn đáp án A

Bài 7: Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, cùng biên độ a là một dao động có biên độ cũng bằng a thì 2 dao động thành phần có độ lệch pha là:

A. π/2

B. π/4

C. π/3

D. 2π/3

Lời giải

– Ta có:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 12 1

Chọn đáp án D

Bài 8: Một chất điểm thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương cùng chu kì T mà đồ thị x1 và x2 phụ thuộc thời gian biểu diễn trên hình vẽ.

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 13

Biết x2 = v1T, tốc độ cực đại của chất điểm là 53,4 cm/s. Giá trị T gần giá trị nào nhất sau đây?

A. 2,56 s.

B. 2,99 s.

C. 2,75 s.

D. 2,64 s.

Lời giải

– Ta có:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 13 1 1

– Từ phương trình x1 và x2 ta thấy 2 dao động vuông pha với nhau nên:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 13 2 1

Chọn đáp án B

Bài 9: Hai dao động điều hoà: x1 = A1cos(ωt + φ1) và x2 = A2cos(ωt + φ2). Biên độ dao động tổng hợp của chúng đạt cực đại khi:

A. φ2 – φ1 = (2k + 1)π.

B. φ2 – φ1 = 2kπ.

C. φ2 – φ1 = (2k + 1)π/2.

D. φ2 – φ1 = π/4.

Lời giải

Dao động tổng hợp đạt cực đại khi:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 14

Chọn đáp án B

Bài 10: Tổng hợp hai dao động điều hoà cùng phương, cùng tần số, cùng biên độ a là một dao động có biên độ a√2 thì 2 dao động thành phần có độ lệch pha là:

A. π/2

B. π/4

C. 0.

D. π

Lời giải

Ta có:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 15 1

Chọn đáp án A

Bài 11: Một vật tham gia đồng thời 2 dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x1 = 5cos(4t + φ1) cm, x2 = 3cos(4t + φ2) cm. Biên độ dao động tổng hợp thoả mãn:

A. 2 cm ≤ A≤ 4 cm.

B. 5 cm ≤ A≤ 8 cm.

C. 3 cm ≤ A≤ 5 cm.

D. 2 cm ≤ A≤ 8 cm.

Lời giải

– Ta có:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 1 1

Chọn đáp án D

Bài 12: Hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có biên độ lần lượt là A1 = 8 cm; A2 = 15 cm và lệch pha nhau π/2. Dao động tổng hợp của hai dao động này có biên độ bằng:

A. 23 cm.

B. 7 cm.

C. 11 cm.

D. 17 cm.

Lời giải

– Ta có:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 2 1

Chọn đáp án D

Bài 13: Hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số có biên độ đều bằng 6 cm và có pha ban đầu lần lượt là – π/6 và – π/2. Dao động tổng hợp của hai dao động này có biên độ là:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 3 2

Lời giải

– Áp dụng công thức tính biên độ của dao động tổng hợp các dao động thành phần :

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 3 1 1

Chọn đáp án A

Bài 14: Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương x1 = 4√3cos10πt (cm) và i, t đo bằng giây. Vận tốc của vật tại thời điểm t = 2s là:

A. 20π (cm/s)

B. 40π (cm/s)

C. 10π (cm/s)

D. 40π (cm/s)

Lời giải

– Dao động tổng hợp của vật đó là:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 4 2

– Vận tốc của vật ở thời điểm là:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 4 1 1

Chọn đáp án B

Bài 15: Một vật thực hiện đồng thời 3 dao động điều hòa cùng phương cùng tần số có phương trình lần lượt là:

x1 = A1cos(ωt + π/2); x2 = A2cosωt; x3 = A3cos(ωt – π/2).

– Tại thời điểm t1 các giá trị li độ: x1 = – 10√3 cm; x2 = 15 cm; x3 = 30√3 cm.

– Tại thời điểm t2 các giá trị li độ: x1 = -20 cm; x2 = 0 cm; x3 = 60 cm.

Tính biên độ dao động tổng hợp?

A. 40 cm

B. 50 cm

C. 40√3 cm

D. 60 cm

Lời giải

– Nhận thấy x1 và x3 ngược pha nhau và cùng vuông pha với x2 nên khi x2 (min) là x1, x3 (max) tại thời điểm t2 thì x2 = 0 nên:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 5 3

– Mặt khác x1 vuông pha x2 nên tại thời điểm t1 ta có:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 5 1 1

– Biên độ dao đổng tổng hợp:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen cau 5 2 1

Chọn đáp án B

Bài 16: Dao động của một vật có khối lượng 200 g là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương D1 và D2. Hình bên là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của li độ của D1 và D2 theo thời gian. Mốc thế năng tại vị trí cân bằng của vật. Biết cơ năng của vật là 22,2 mJ. Biên độ dao động của D2 có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 20 5

A. 5,1 cm.

B. 5,4 cm.

C. 4,8 cm.

D. 5,7 cm.

Lời giải

– Ta có: bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 20 1 1

– Từ đồ thị ta thấy: A1 = 3 cm.

– Cũng theo đồ thị thì ta thấy cứ một ô ngang theo trục thời gian là 0,1s.

– Quan sát đồ thị ta thấy thời gian dao động D2 đi từ VTCB ra biên mất thời gian là 2 ô nên:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 20 2 1

– Gọi Δ1 là thời gian kể từ lúc D1 bắt đầu dao động đến khi lần đầu tiên qua VTCB:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 20 3 1

– Gọi Δ2 là thời gian kể từ lúc D2 bắt đầu dao động đến khi lần đầu tiên đến biên âm:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 20 4 1

Chọn đáp án A

Bài 17: Một vật tham gia đồng thời hai dao động điều hoà cùng phương có phương trình lần lượt là x1 = 5cos(5πt + φ1) (cm); x2 = 5cos(5πt + φ2) (cm) với 0 ≤ φ1 – φ2 ≤ π. Biết phương trình dao động tổng hợp x = 5cos(5πt + π/6) (cm). Hãy xác định φ1.

A. π/6.

B. –π/6.

C. π/2.

D. 0.

Lời giải

– Ta có :

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 21 2

– Đối chiếu với :

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 21 1 1

Chọn đáp án C

Bài 18: Một chất điểm tham gia đồng thời hai dao động điều hòa trên cùng một trục Ox có phương trình: x1 = 4cos(ωt + π/3) cm, x2 = A2cos(ωt + φ2) cm. Phương trình dao động tổng hợp x = 2cos(ωt + φ) cm. Biết φ – φ2 = π/2. Cặp giá trị nào của A2 và φ sau đây là đúng?

A. 3√3 cm và 0.

B. 2√3 cm và π/4.

C. 3√3 cm và π/2.

D. 2√3 cm và 0.

Lời giải

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 22 1

Chọn đáp án D

Bài 19: Cho hai dao động điều hòa cùng phương có phương trình x1 = 3cos10πt (cm) và x2 = 4cos(10πt + 0,5π) (cm). Dao động tổng hợp của hai dao động này có biên độ là:

A. 1 cm.

B. 3 cm.

C. 5 cm.

D. 7 cm.

Lời giải

– Phương trình dao động tổng hợp: x = x1 + x2

– Chuyển sang chế độ số phức rồi bấm máy tổng hợp dao động ta được:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 23 1

=> Biên độ dao động tổng hợp là A = 5 cm

Chọn đáp án C

Bài 20: Một tham gia đồng thời vào hai dao động điều hòa có phương trình x1 = 4√3cos(10πt) cm và x2 = 4sin(10πt) cm. Vận tốc của vật khi t = 2 s là:

A. 123 cm/s.

B. 120,5 cm/s.

C. – 123 cm/s.

D. 125,7 cm/s.

Lời giải

– Phương trình dao động tổng hợp:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 24 2

– Vận tốc của vật khi t = 2s là:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 24 1 1

Chọn đáp án D

Bài 21: Dao động của một chất điểm là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số. Dao động thứ nhất có phương trình li độ x1 = A1cos(ωt + φ1) (cm), dao động thứ hai có phương trình li độ x2 = A2cos(ωt + φ2) (cm). Biết 3×12 + 2×22 = 11. Khi dao động thứ nhất có li độ 1 cm và tốc độ 12 cm/s thì dao động hai có tốc độ bằng:

A. 3 cm/s.

B. 4 cm/s.

C. 9 cm/s.

D. 12 cm/s.

Lời giải

– Đạo hàm 2 vế ta được:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 25 3

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 25 1 1

– Thay vào phương trình (*) ta giải ra được: bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 25 2 1

Chọn đáp án C

Bài 22: Một vật thực hiện đồng thời ba dao động cùng phương:

x1 = A1cos(ωt + π/2) (cm), x2 = A2cosωt (cm), x3 = A3cos(ωt – π/2) (cm).

– Tại thời điểm t1 các giá trị li độ lần lượt là: -10√3cm; 15 cm; 30√3 cm.

– Tại thời điểm t2 các giá trị li độ là x1(t2) = –20 cm, x2 (t2) = 0.

– Biên độ dao động tổng hợp là:

A. 40 cm.

B. 15 cm.

C. 40√3 cm.

D. 50 cm.

Lời giải

– Ta nhận thấy x1 và x3 ngược pha nhau và cùng vuông pha với x2 nên khi x2 cực tiểu thì x1; x3 cực đại:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 26 3

– Mặt khác:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 26 1 1

– Biên độ dao động tổng hợp:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 26 2 1

Chọn đáp án D

Bài 23: Một chất điểm tham gia đổng thời hai dao động điều hòa trên cùng một trục Ox với các phương trình x1 = 2√3sinωt (cm) và x2 = A2cos(ωt + φ2) (cm). Phương trình dao động tổng hợp là x = 2cos(ωt + φ) (cm). Biết. Cặp giá trị nào của A2 và φ2 là đúng?

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 27 7

Lời giải

– Đổi:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 27 1 1

– Tìm thành phần A1, ta có:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 27 2 1

– Thay số vào ta có:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 27 3 1

– Giải phương trình trên ta được: bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 27 4 1

– Để tìm φ2 ta đi xác định biên độ tổng hợp A:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 27 5 1

– Suy ra:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 27 6 1

Chọn đáp án A

Bài 24: Hai dao động điều hòa có phương trình dao động lần lượt là x1 = 5cos(2πt + π/6) (cm) và x2 = 5√3cos(2πt + 2π/3) (cm). Biên độ và pha của dao động tổng hợp là:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 28 2

Lời giải

– Dùng máy tính bấm nhanh:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 28 1 1

– Vậy: A = 10 cm và φ = π/2

Chọn đáp án A

Bài 25: Vật tham gia đồng thời vào 2 dao động điều hoà cùng phương cùng tần số x1 = A1cosωt và x2 = A2cos(ωt – π/2). Với vmax là vận tốc cực đại của vật. Khi hai dao động thành phần x1 = x2 = x0 thì x0 bằng:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 29 4

Lời giải

– Biên độ của dao động tổng hợp:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 29 1 1

– Hai dao động vuông pha nên:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 29 2 1

– Gọi vmax là vận tốc cực đại của vật trong quá trình dao động:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 29 3 1

Chọn đáp án B

Bài 26: Hai dao động điều hoà: x1 = A1cos(ωt + φ1) và x2 = A2cos(ωt + φ2). Biên độ dao động tổng hợp của chúng đạt cực tiểu khi:

A. φ2 – φ1 = (2k + 1)π.

B. φ2 – φ1 = 2kπ.

C. φ2 – φ1 = (2k + 1)π/2.

D. φ2 – φ1 = π/4.

Lời giải

– Ta có:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 16 1

Chọn đáp án A

Bài 27: Một chất điểm thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số có đồ thị li độ phụ thuộc vào thời gian như hình vẽ. Tốc độ cực đại của vật là:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 17 7

A. 10,96 cm/s.

B. 8,47 cm/s.

C. 11,08 cm/s.

D. 9,61 cm/s.

Lời giải

– Dựa vào đồ thị ta có thể thấy được chu kì của 2 dao động là: T1 = T2 = 12 s

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 17 1 1

– Xét với x1 ta thấy:

+ Khi t = 0 thì x1 = 4 cm, khi t = 3 s = T/4 thì :

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 17 2 1

+ Vì tại t = 0 thì x1 = 4 cm và đang giảm nên :

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 17 3 1

– Xét với x2 thì ta có:

+ Từ t = 0:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 17 4 1

– Từ x = 0 đến x = -4√3 cm vật đi mất t = 1s :

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 17 5 1

– Tổng hợp (1) và (2) ta được:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 17 6 1

Chọn đáp án C

Bài 28: Cho ba dao động điều hòa cùng phương cùng tần số có phương trình lần lượt là x1 = 2acosωt (cm); x2 = A2cos(ωt + φ2) (cm) và x3 = acos(ωt + π) (cm). Gọi x12 = x1 + x2 và x23 = x2 + x3. Biết đồ thị sự phụ thuộc x12 và x23 theo thời gian như hình vẽ. Tính φ2.

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 18 6

A. φ2 = 2π/3.      B. φ2 = 5π/6.

C. φ2 = π/3.        D. φ2 = π/6.

Lời giải

– Từ đồ thị ta thấy:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 18 1 1

– Tại t = 0,5 s thì :

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 18 2 1

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 18 3 1

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 18 4 1

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 18 5 1

Chọn đáp án C

Bài 29: Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình li độ x = 3cos(πt – 5π/6) (cm). Biết dao động thứ nhất có phương trình li độ x1 = 5cos(πt + π/6) (cm). Dao động thứ hai có phương trình li độ là:

A. x2 = 8cos(πt + π/6) (cm)

B. x2 = 2cos(πt – 5π/6) (cm)

C. x2 = 8cos(πt – 5π/6) (cm)

D. x2 = 2cos(πt + π/6) (cm)

– Có thể bấm nhanh bằng máy tính:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 19 2

– Vậy dao động thứ 2 có phương trình li độ:

bai tap trac nghiem tong hop hai dao dong dieu hoa cung phuong cung tan so phuong phap gian do fre nen 2 cau 19 1 1

Chọn đáp án C

******************

Trên đây là nội dung bài học Vật lí 12 Bài 5: Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số – Phương pháp giản đồ Fre-nen do thầy cô trường TH Văn Thủy biên soạn bao gồm phần lý thuyết, giải bài tập và các câu hỏi trắc nghiệm có đáp án đầy đủ. Hy vọng các em sẽ nắm vững kiến thức về Tổng hợp hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số – Phương pháp giản đồ Fre-nen. Chúc các em học tập thật tốt và luôn đạt điểm cao trong các bài thi bài kiểm tra trên lớp.

Biên soạn bởi: Trường TH Văn Thủy

Chuyên mục: Vật Lý 12

Bản quyền bài viết thuộc trường THPT thành Phố Sóc Trăng. Mọi hành vi sao chép đều là gian lận!

Nguồn chia sẻ: Trường TH Văn Thủy (thptsoctrang.edu.vn)

nguvan

Cô giáo Lê Thị Thanh Loan tốt nghiệp trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Hiện nay, Cô đang giảng dạy bộ môn Văn Học tại Đại học Sư phạm Hà Nội
Back to top button