Giải Vật lí 11 Kết nối tri thức trang 10, 11, 12, 13
I. Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa Câu hỏi 1 trang 10
Hình 2.1 là đồ thị dao động điều hòa của một vật. Hãy xác định:
Biên độ, chu kì, tần số của dao động
Nêu thời điểm mà vật có li độ x = 0; x = 0,1 m. Gợi ý đáp án
Biên độ, chu kì, tần số của dao động. Biên độ: A = 0,2m Chu kì: T = 0,4 s Tần số: f = = = 2,5 (Hz)
Thời điểm mà vật có li độ x = 0; x = 0,1 m.
x = 0 khi t = 0s; t = 0,2s; t = 0,4s và t = với k là số nguyên x = 0,1 khi t =
Câu hỏi 2 trang 10 Từ Hình 2.1 hãy xác định tần số góc của dao động của vật. Gợi ý đáp án Chu kì T = 0,4s Ta có: ω = = = 5π (rad/s)
II. Pha ban đầu. Độ lệch pha Câu hỏi trang 11
Hình 2.3 là đồ thị dao động điều hòa của một con lắc. Hãy cho biết:
Vị trí và hướng dịch chuyển của con lắc tại thời điểm ban đầu.
Pha ban đầu của dao động. Gợi ý đáp án
Vị trí và hướng dịch chuyển của con lắc tại thời điểm ban đầu
Vị trí ban đầu con lắc đang ở vị trí biên bên và dịch chuyển dần về vị trí cân bằng
Pha ban đầu của dao động.
Phương trình dao động điều hòa của con lắc là: x = Acos(ωt − π)
Pha ban đầu của dao động φ = −π Câu hỏi trang 11
Hãy chứng minh rằng độ lệch pha giữa hai dao động cùng chu kì bằng độ lệch pha ban đầu. Gợi ý đáp án
Vì hai dao động cùng chu kì nên cùng tần số góc ω
Độ lệch pha ban đầu: Δφ = φ1 − φ2
Pha của dao động 1 là: ωt + φ1
Pha của dao động 2 là: ωt + φ2
Độ lệch pha của hai dao động trong thời gian t là:Δφt = ωt + φ1 − ωt − φ2 = Δφ
Vì độ lệch pha là đại lượng không đổi, không phụ thuộc vào thời điểm quan sát
Hai dao động cùng pha có cùng tần số: Δφ = 2kπ (với )
Hai dao động ngược pha có cùng tần số: Δφ =(2k + 1)π Câu hỏi trang 12
Hai con lắc 1 và 2 dao động điều hòa, tại cùng thời điểm quan sát vị trí của chúng được biểu
diễn trên Hình 2.5 a, b. Hỏi dao động của con lắc nào sớm pha hơn và sớm pha hơn bao nhiêu? Gợi ý đáp án
Dao động của con lắc b ở vị trí biên sớm pha hơn và sớm hơn φ =
III. Bài tập ví dụ về các đại lượng đặc trưng của dao động điều hòa
Câu hỏi 1 trang 13 Đại lượng nào dưới đây đặc trưng cho độ lệch về thời gian giữa hai dao
động điều hòa cùng chu kì? A. Li độ B. Pha C. Pha ban đầu D. Độ lệch pha Gợi ý đáp án
Đáp án D vì Δφ = φ1 − φ2 thể hiện cho dao động nào nhanh pha hay chậm pha Câu hỏi 2 trang 13
Hãy chứng minh rằng độ lệch pha giữa hai dao động điều hòa cùng tần số là đại lượng không
đổi và bằng độ lệch pha ban đầu. Gợi ý đáp án
Vì hai dao động cùng tần số nên cùng tần số góc ω
Độ lệch pha ban đầu: Δφ = φ1 − φ2
Pha của dao động 1 là: ωt + φ1
Pha của dao động 2 là: ωt + φ2
Độ lệch pha của hai dao động trong thời gian t là:Δφt = ωt + φ1 − ωt − φ2 = Δφ