Năng lượng là một khái niệm trung tâm và quan trọng trong chương Dao động điều hòa thuộc chương trình Vật Lí 12. Việc nắm vững các dạng năng lượng, sự chuyển hóa và bảo toàn năng lượng không chỉ giúp bạn hiểu sâu sắc bản chất của dao động mà còn là chìa khóa để giải quyết nhanh chóng các bài tập trắc nghiệm phức tạp trong đề thi THPT Quốc Gia. Bài viết này cung cấp cho bạn bộ sưu tập các câu hỏi **Trắc Nghiệm Về Năng Lượng Trong Dao Động Điều Hòa Vật Lí 12 Có Lời Giải Và Đáp Án** chi tiết, giúp bạn ôn tập một cách có hệ thống và hiệu quả nhất.
Mục lục
Năng Lượng Trong Dao Động Điều Hòa Gồm Những Gì?
Trong quá trình dao động điều hòa, vật luôn có ba dạng năng lượng chính:
Động Năng (Wđ)
Động năng là năng lượng mà vật có được do chuyển động. Công thức tính động năng là Wđ = 0.5 * m * v^2, trong đó m là khối lượng của vật, v là vận tốc tức thời của vật. Vận tốc trong dao động điều hòa biến thiên theo thời gian, do đó động năng cũng biến thiên theo thời gian và đạt giá trị cực đại khi vật qua vị trí cân bằng (vmax) và bằng 0 khi vật ở biên (v=0).
Thế Năng (Wt)
Thế năng trong dao động điều hòa của con lắc lò xo là thế năng đàn hồi, tính bằng công thức Wt = 0.5 * k * x^2 = 0.5 * m * ω^2 * x^2, trong đó k là độ cứng của lò xo, x là li độ của vật, m là khối lượng và ω là tần số góc. Thế năng đạt giá trị cực đại khi vật ở biên (x = ±A) và bằng 0 khi vật ở vị trí cân bằng (x=0).
Cơ Năng (W)
Cơ năng của vật dao động điều hòa là tổng động năng và thế năng tại mỗi thời điểm: W = Wđ + Wt. Trong trường hợp lý tưởng (không có lực cản môi trường), cơ năng của vật luôn được bảo toàn và có giá trị không đổi theo thời gian. Công thức tính cơ năng có thể dựa vào biên độ A: W = 0.5 * k * A^2 = 0.5 * m * ω^2 * A^2. Cơ năng chỉ phụ thuộc vào đặc tính của hệ (m, k hoặc m, ω) và biên độ A.
Sự Biến Thiên Và Chuyển Hóa Năng Lượng
Trong quá trình dao động điều hòa, động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn với chu kì T/2 (bằng một nửa chu kì dao động của vật). Luôn có sự chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng: khi động năng tăng thì thế năng giảm và ngược lại. Tại vị trí cân bằng, động năng cực đại, thế năng bằng 0. Tại vị trí biên, thế năng cực đại, động năng bằng 0. Tổng của chúng – cơ năng – luôn không đổi.
Bộ Câu Hỏi **Trắc Nghiệm Về Năng Lượng Trong Dao Động Điều Hòa Vật Lí 12 Có Lời Giải Và Đáp Án**
Dưới đây là một số câu hỏi trắc nghiệm điển hình về năng lượng trong dao động điều hòa giúp bạn luyện tập:
Câu 1: Một vật nhỏ dao động điều hòa với biên độ A. Khi li độ của vật bằng 0.5A, tỉ số giữa thế năng và cơ năng là bao nhiêu?
A. 1/2 B. 1/4 C. 3/4 D. 1
Câu 2: Phát biểu nào sau đây là SAI khi nói về năng lượng trong dao động điều hòa?
A. Động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn với chu kì T. B. Cơ năng tỉ lệ thuận với bình phương biên độ. C. Tại vị trí cân bằng, động năng cực đại. D. Tổng động năng và thế năng luôn không đổi.
Câu 3: Một con lắc lò xo dao động điều hòa. Khi vận tốc của vật bằng một nửa vận tốc cực đại, tỉ số giữa động năng và cơ năng là bao nhiêu?
A. 1/2 B. 1/4 C. 3/4 D. 1/8
Lời Giải Chi Tiết Và Đáp Án
Dưới đây là lời giải chi tiết cho các câu hỏi trên:
Câu 1: Đáp án B. Thế năng Wt = 0.5 * k * x^2. Cơ năng W = 0.5 * k * A^2. Khi x = 0.5A, Wt = 0.5 * k * (0.5A)^2 = 0.5 * k * 0.25A^2 = 0.25 * (0.5 * k * A^2) = 0.25W. Tỉ số Wt/W = 0.25 = 1/4.
Câu 2: Đáp án A. Động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn với chu kì T/2, không phải T.
Câu 3: Đáp án B. Động năng Wđ = 0.5 * m * v^2. Cơ năng W = 0.5 * m * vmax^2. Khi v = 0.5vmax, Wđ = 0.5 * m * (0.5vmax)^2 = 0.5 * m * 0.25vmax^2 = 0.25 * (0.5 * m * vmax^2) = 0.25W. Tỉ số Wđ/W = 0.25 = 1/4.
Kết Luận
Hiểu rõ và làm chủ các bài tập **Trắc Nghiệm Về Năng Lượng Trong Dao Động Điều Hòa Vật Lí 12 Có Lời Giải Và Đáp Án** là yếu tố quan trọng giúp bạn đạt kết quả cao trong các bài kiểm tra và kỳ thi sắp tới. Hãy thường xuyên luyện tập với nhiều dạng bài khác nhau để nắm vững kiến thức và các phương pháp giải nhanh. Chúc các bạn ôn thi hiệu quả và thành công!
