Trắc Nghiệm Về Thời Gian Trong Dao Động Điều Hòa Vật Lí 12 Có Lời Giải Và Đáp Án: Chinh Phục Dạng Bài Khó Nhằn

Chào mừng các bạn học sinh lớp 12 đến với chuyên mục ôn tập Vật Lí đầy bổ ích! Dao động điều hòa là một trong những chuyên đề trọng tâm và thường xuất hiện trong các kỳ thi quan trọng, đặc biệt là kỳ thi tốt nghiệp THPT Quốc gia. Trong đó, các bài toán liên quan đến “thời gian trong dao động điều hòa” luôn là thách thức không nhỏ với nhiều bạn. Hiểu được điều đó, bài viết này sẽ cung cấp cho các bạn bộ sưu tập các câu hỏi Trắc Nghiệm Về Thời Gian Trong Dao Động Điều Hòa Vật Lí 12 Có Lời Giải Và Đáp Án chi tiết, giúp các bạn ôn luyện hiệu quả và tự tin hơn khi đối mặt với dạng bài này.

Ôn Lại Kiến Thức Cơ Bản Về Thời Gian Trong Dao Động Điều Hòa

Để giải quyết tốt các bài toán trắc nghiệm về thời gian trong dao động điều hòa Vật Lí 12, việc nắm vững kiến thức nền tảng là cực kỳ quan trọng. Các khái niệm cốt lõi bao gồm: chu kỳ (T), tần số (f), tần số góc (ω), pha ban đầu (φ) và pha dao động (ωt + φ). Thời gian chuyển động của vật từ vị trí này đến vị trí khác thường được xác định dựa vào sự thay đổi góc quay trên đường tròn lượng giác (với bán kính bằng biên độ A) hoặc dựa vào phương trình dao động x = Acos(ωt + φ). Các mốc thời gian đặc biệt như thời gian đi từ biên về VTCB, từ VTCB ra biên, hay thời gian giữa hai lần vật qua một vị trí xác định theo cùng hoặc ngược chiều là những kiến thức cơ bản cần ghi nhớ.

Tại Sao Cần Luyện Tập Trắc Nghiệm Dạng Này?

Luyện tập Trắc Nghiệm Về Thời Gian Trong Dao Động Điều Hòa Vật Lí 12 Có Lời Giải Và Đáp Án mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Thứ nhất, nó giúp các bạn làm quen với format đề thi trắc nghiệm, rèn luyện kỹ năng đọc đề nhanh và chính xác. Thứ hai, việc giải nhiều dạng bài khác nhau giúp củng cố lý thuyết, nhận diện các “bẫy” thường gặp và áp dụng linh hoạt các công thức. Quan trọng nhất, việc có lời giải chi tiết sau mỗi câu hỏi sai sẽ giúp các bạn hiểu rõ bản chất vấn đề, rút kinh nghiệm và tránh lặp lại sai lầm. Từ đó, tốc độ và độ chính xác khi giải bài tập sẽ được nâng cao đáng kể.

Tuyển Tập Trắc Nghiệm Về Thời Gian Trong Dao Động Điều Hòa Vật Lí 12 Có Lời Giải Chi Tiết

Dưới đây là một số câu hỏi trắc nghiệm tiêu biểu về thời gian trong dao động điều hòa, kèm theo lời giải và đáp án chi tiết để các bạn tham khảo và thực hành.

Câu Hỏi Trắc Nghiệm

Câu 1: Một vật dao động điều hòa với phương trình x = 6cos(4πt + π/6) cm. Tính thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí x = 3 cm đến vị trí x = -3 cm.

Câu 2: Con lắc lò xo dao động điều hòa với chu kỳ T. Thời gian ngắn nhất để vật đi từ vị trí biên dương đến vị trí có li độ bằng nửa biên độ dương là bao nhiêu?

Câu 3: Một vật dao động điều hòa với biên độ A và chu kỳ T. Thời gian dài nhất để vật đi từ vị trí x = A/2 đến x = -A/2 là bao nhiêu?

Lời Giải Chi Tiết và Đáp Án

Lời giải Câu 1:
Phương trình dao động: x = 6cos(4πt + π/6). Tần số góc ω = 4π rad/s. Chu kỳ T = 2π/ω = 2π/(4π) = 0.5 s.
Tại x = 3 cm, ta có 3 = 6cos(4πt + π/6) => cos(4πt + π/6) = 1/2.
Các pha tương ứng trên đường tròn lượng giác là π/3 và -π/3.
Tại x = -3 cm, ta có -3 = 6cos(4πt + π/6) => cos(4πt + π/6) = -1/2.
Các pha tương ứng là 2π/3 và -2π/3.
Để đi từ x = 3 đến x = -3, pha dao động sẽ thay đổi từ một giá trị có cos = 1/2 sang một giá trị có cos = -1/2.
Thời gian ngắn nhất tương ứng với góc quay nhỏ nhất từ các vị trí cos = 1/2 đến cos = -1/2 trên đường tròn lượng giác.
Xét trên đường tròn, các vị trí x=3 (ứng với pha ±π/3) và x=-3 (ứng với pha ±2π/3). Góc quét nhỏ nhất từ x=3 đến x=-3 là từ pha π/3 đến 2π/3 hoặc từ -π/3 đến -2π/3, đều là 2π/3 – π/3 = π/3 rad.
Thời gian Δt = Δφ/ω = (π/3) / (4π) = 1/12 s.
Đáp án: 1/12 s.

Lời giải Câu 2:
Vị trí biên dương là x = +A, ứng với pha dao động là 0.
Vị trí có li độ bằng nửa biên độ dương là x = +A/2. Ta có cos(ωt + φ) = (A/2)/A = 1/2.
Các pha dao động ứng với li độ A/2 là ±π/3.
Thời gian ngắn nhất để đi từ biên dương (pha 0) đến vị trí A/2 là khi pha thay đổi từ 0 đến π/3.
Góc quét là Δφ = π/3.
Thời gian Δt = Δφ/ω = (π/3) / (2π/T) = T/6.
Đáp án: T/6.

Lời giải Câu 3:
Vị trí x = A/2 ứng với pha ±π/3.
Vị trí x = -A/2 ứng với pha ±2π/3.
Thời gian dài nhất để vật đi từ x = A/2 đến x = -A/2 tương ứng với góc quét lớn nhất trên đường tròn lượng giác.
Từ x = A/2 (pha -π/3) đến x = -A/2 (pha 2π/3) theo chiều dương trục Ox (quay theo chiều kim đồng hồ trên đường tròn). Góc quét là 2π/3 – (-π/3) = π rad.
Thời gian Δt = Δφ/ω = π / (2π/T) = T/2.
Đây là thời gian vật đi từ A/2 qua VTCB, sang -A/2 theo một chiều.
Xét chiều ngược lại, từ x = A/2 (pha π/3) đến x = -A/2 (pha -2π/3) theo chiều âm trục Ox (quay ngược chiều kim đồng hồ trên đường tròn). Góc quét là 2π – (π/3 – (-2π/3)) = 2π – π = π. Vẫn là T/2.
Tuy nhiên, thời gian dài nhất để đi từ A/2 đến -A/2 có thể là đi qua các vị trí biên. Ví dụ, từ A/2 đến A (thời gian T/6), rồi từ A đến -A (thời gian T/2), rồi từ -A đến -A/2 (thời gian T/6). Tổng thời gian T/6 + T/2 + T/6 = 5T/6. Hoặc từ A/2 đến -A (thời gian đi từ A/2 đến VTCB là T/12, từ VTCB đến -A là T/4, tổng T/12+T/4=T/3), rồi từ -A đến -A/2 (thời gian T/6). Tổng T/3+T/6 = T/2. (Cách này bị nhầm).
Cách đúng là xác định các vị trí pha trên đường tròn lượng giác. x=A/2 ứng với góc ±π/3. x=-A/2 ứng với góc ±2π/3.
Để đi từ x=A/2 đến x=-A/2, vật có thể đi từ π/3 đến 2π/3 (thời gian (2π/3-π/3)/ω = (π/3)/ω = T/6) hoặc từ -π/3 đến -2π/3 (thời gian T/6). Đây là thời gian ngắn nhất.
Thời gian dài nhất để đi từ A/2 đến -A/2 là khi vật đi theo cung lớn hơn trên đường tròn. Ví dụ, từ π/3 đi hết 1 vòng rồi đến 2π/3, hoặc từ π/3 đi đến -π/3 rồi đến -2π/3.
Thời gian dài nhất đi từ A/2 đến -A/2 là khi vật đi từ A/2 qua biên dương A, rồi đến biên âm -A, rồi đến -A/2. Thời gian từ A/2 đến A là T/6. Thời gian từ A đến -A là T/2. Thời gian từ -A đến -A/2 là T/6. Tổng thời gian là T/6 + T/2 + T/6 = 5T/6.
Hoặc từ A/2 đi qua biên âm -A, rồi đến biên dương A, rồi đến -A/2. Thời gian từ A/2 đến VTCB O là T/12, từ O đến -A là T/4, từ -A đến A là T/2, từ A đến -A/2 là T/4 + T/12 = T/3. Tổng T/12 + T/4 + T/2 + T/4 + T/12 = T.
Thời gian dài nhất giữa hai lần liên tiếp qua vị trí A/2 và -A/2 là khi vật đi qua vị trí cân bằng và hai biên. Cung lớn nhất trên đường tròn từ A/2 đến -A/2 là từ π/3 đến -2π/3 theo chiều âm, góc quét là 2π – (π/3 – (-2π/3)) = 2π – π = π rad (đi từ A/2 đến -A rồi về -A/2).
Thời gian dài nhất để vật đi từ x=A/2 đến x=-A/2 là khi vật đi từ A/2 qua biên dương A, đến biên âm -A rồi đến -A/2. Thời gian T/6 (A/2->A) + T/2 (A->-A) + T/6 (-A->-A/2) = 5T/6.
Hoặc từ A/2 đi qua VTCB đến biên âm -A (T/3), rồi từ -A đến -A/2 (T/6). Tổng T/3+T/6 = T/2 (sai).
Thời gian dài nhất đi từ A/2 đến -A/2 là khi vật đi từ A/2 đến -A/2 mà không qua VTCB. Điều này không đúng.
Thời gian dài nhất đi giữa hai li độ x1, x2 là khi vật đi từ x1 qua một biên rồi đến x2.
Từ A/2 đến -A/2: Từ A/2 đến A (T/6), từ A đến -A (T/2), từ -A đến -A/2 (T/6). Tổng = T/6 + T/2 + T/6 = 5T/6.
Đáp án: 5T/6.

Kết Luận

Nắm vững cách giải các bài tập Trắc Nghiệm Về Thời Gian Trong Dao Động Điều Hòa Vật Lí 12 Có Lời Giải Và Đáp Án là yếu tố then chốt giúp các bạn đạt điểm cao trong các kỳ thi. Hy vọng bộ sưu tập câu hỏi và lời giải chi tiết trên đây sẽ là nguồn tài liệu hữu ích, đồng hành cùng các bạn trên con đường chinh phục môn Vật Lí. Hãy kiên trì luyện tập, đặt câu hỏi khi gặp khó khăn và đừng ngại tham khảo thêm các tài liệu khác. Chúc các bạn ôn tập tốt và thành công!