Đề kiểm tra định kỳ Vật lí 11 - Chủ đề Dao động (Mã đề 101)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ...

TRƯỜNG THPT ...

Đề chính thức

(Đề thi có 04 trang)

ĐỀ KIỂM TRA ĐỊNH KỲ NĂM HỌC 2024 - 2025

MÔN: VẬT LÍ – LỚP 11

(Chủ đề: Dao động cơ)

Thời gian làm bài: 50 phút (không kể thời gian phát đề)

Họ và tên thí sinh: ................................................................

Số báo danh: ............................................................

Mã đề: 101

PHẦN I. CÂU TRẮC NGHIỆM NHIỀU PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN (4,5 điểm)

Thí sinh trả lời từ Câu 1 đến Câu 18. Mỗi câu hỏi thí sinh chỉ chọn một phương án.

Câu 1. Dao động mà trạng thái của vật được lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau xác định được gọi là

A. dao động duy trì.

B. dao động cưỡng bức.

C. dao động tuần hoàn.

D. dao động tắt dần.

Câu 2. Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình $x = A\cos(\omega t + \varphi)$ . Đại lượng $(\omega t + \varphi)$ được gọi là

A. biên độ dao động.

B. tần số góc.

C. pha dao động.

D. pha ban đầu.

Câu 3. Chu kì $T$ của một dao động điều hòa có tần số góc $\omega$ được xác định bởi công thức

A. $T = \dfrac{2\pi}{\omega}$ .

B. $T = \dfrac{\omega}{2\pi}$ .

C. $T = 2\pi\omega$ .

D. $T = \dfrac{1}{2\pi\omega}$ .

Câu 4. Một vật dao động điều hòa với biên độ $A$ . Quãng đường vật đi được trong một chu kì dao động bằng

A. $A$ .

B. $2A$ .

C. $3A$ .

D. $4A$ .

Câu 5. Trong dao động điều hòa, vectơ vận tốc của chất điểm luôn

A. cùng hướng với chiều chuyển động.

B. hướng về vị trí cân bằng.

C. ngược hướng với chiều chuyển động.

D. hướng ra xa vị trí cân bằng.

Câu 6. Trong dao động điều hòa của một chất điểm, đại lượng gia tốc luôn

A. cùng pha với li độ.

B. vuông pha với li độ.

C. ngược pha với li độ.

D. lệch pha $\dfrac{\pi}{4}$ so với li độ.

Câu 7. Khi một chất điểm dao động điều hòa chuyển động từ vị trí cân bằng ra vị trí biên thì

A. thế năng tăng dần, động năng giảm dần.

B. thế năng giảm dần, động năng tăng dần.

C. thế năng tăng dần, cơ năng tăng dần.

D. thế năng giảm dần, cơ năng giảm dần.

Câu 8. Một chất điểm dao động điều hòa với tần số là $f$ . Động năng của chất điểm này biến thiên tuần hoàn theo thời gian với tần số bằng

A. $f$ .

B. $\dfrac{f}{2}$ .

C. $4f$ .

D. $2f$ .

Câu 9. Công thức xác định cơ năng của con lắc lò xo có độ cứng $k$ dao động điều hòa với biên độ $A$ là

A. $W = \dfrac{1}{2}kA^2$ .

B. $W = kA^2$ .

C. $W = \dfrac{1}{2}kA$ .

D. $W = \dfrac{1}{2}k^2A$ .

Câu 10. Chu kì dao động điều hòa của con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng $k$ gắn với vật nhỏ khối lượng $m$ là

A. $T = 2\pi\sqrt{\dfrac{k}{m}}$ .

B. $T = \dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{m}{k}}$ .

C. $T = 2\pi\sqrt{\dfrac{m}{k}}$ .

D. $T = \dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{k}{m}}$ .

Câu 11. Lực kéo về tác dụng lên một chất điểm dao động điều hòa luôn

A. hướng về vị trí cân bằng và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn li độ.

B. hướng ra xa vị trí cân bằng và có độ lớn không đổi.

C. cùng hướng chuyển động và có độ lớn cực đại ở vị trí cân bằng.

D. ngược hướng gia tốc và có độ lớn tỉ lệ với bình phương li độ.

Câu 12. Một con lắc đơn có chiều dài sợi dây $l$ dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường $g$ . Tần số dao động của con lắc đơn là

A. $f = 2\pi\sqrt{\dfrac{l}{g}}$ .

B. $f = 2\pi\sqrt{\dfrac{g}{l}}$ .

C. $f = \dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{g}{l}}$ .

D. $f = \dfrac{1}{2\pi}\sqrt{\dfrac{l}{g}}$ .

Câu 13. Tại cùng một vị trí địa lí, nếu tăng chiều dài dây treo của con lắc đơn lên 4 lần thì chu kì dao động điều hòa của nó sẽ

A. giảm đi 2 lần.

B. giảm đi 4 lần.

C. tăng lên 4 lần.

D. tăng lên 2 lần.

Câu 14. Dao động tắt dần là dao động có

A. chu kì tăng dần theo thời gian.

B. biên độ giảm dần theo thời gian.

C. cơ năng không đổi theo thời gian.

D. tần số giảm dần theo thời gian.

Câu 15. Nguyên nhân chủ yếu làm cho dao động của một con lắc trong không khí bị tắt dần là do

A. lực cản và ma sát của môi trường.

B. lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật.

C. biên độ ban đầu của dao động quá nhỏ.

D. dây treo hoặc lò xo bị biến dạng dư.

Câu 16. Khi một hệ dao động chịu tác dụng của ngoại lực tuần hoàn $F = F_0\cos(2\pi f t)$ thì sau một thời gian, hệ sẽ thực hiện dao động cưỡng bức với tần số bằng

A. tần số dao động riêng của hệ.

B. tần số $f$ của ngoại lực.

C. hai lần tần số của ngoại lực.

D. một nửa tần số của ngoại lực.

Câu 17. Hiện tượng cộng hưởng cơ học xảy ra khi

A. biên độ của ngoại lực cưỡng bức rất nhỏ.

B. lực ma sát của môi trường có giá trị rất lớn.

C. chu kì của ngoại lực cưỡng bức rất lớn.

D. tần số của ngoại lực bằng tần số dao động riêng của hệ.

Câu 18. Thiết bị nào sau đây hoạt động dựa trên ứng dụng của hiện tượng dao động tắt dần?

A. Quả lắc của đồng hồ treo tường.

B. Bộ phận giảm xóc ở bánh xe máy.

C. Hộp cộng hưởng của đàn ghi-ta.

D. Khung dao động trong máy phát thanh.

PHẦN II. CÂU TRẮC NGHIỆM ĐÚNG/SAI (4,0 điểm)

Thí sinh trả lời từ Câu 1 đến Câu 4. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai.

Câu 1. Một chất điểm dao động điều hòa dọc theo trục $Ox$ quanh vị trí cân bằng $O$ với phương trình $x = A\cos(\omega t + \varphi)$ ( $A > 0, \omega > 0$ ).
a) Vận tốc của chất điểm biến thiên điều hòa theo thời gian và sớm pha $\dfrac{\pi}{2}$ so với li độ.
b) Khi chất điểm đi qua vị trí cân bằng, vận tốc của chất điểm luôn đạt giá trị cực đại bằng $\omega A$ .
c) Độ lớn gia tốc của chất điểm đạt giá trị cực đại khi chất điểm ở các vị trí biên.
d) Vectơ gia tốc của chất điểm luôn cùng hướng với vectơ vận tốc của nó.

Câu 2. Một con lắc lò xo gồm lò xo nhẹ có độ cứng $k$ gắn với vật nhỏ khối lượng $m$ , dao động điều hòa trên mặt phẳng nằm ngang không ma sát với biên độ $A$ .
a) Cơ năng của con lắc tỉ lệ thuận với bình phương biên độ dao động.
b) Trong quá trình dao động, khi động năng tăng bao nhiêu thì thế năng giảm bấy nhiêu và ngược lại.
c) Động năng và thế năng của con lắc biến thiên tuần hoàn cùng tần số với tần số dao động của li độ.
d) Khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần liên tiếp động năng bằng thế năng là một nửa chu kì dao động.

Câu 3. Một con lắc đơn gồm sợi dây nhẹ không dãn có chiều dài $l$ và vật nặng khối lượng $m$ , dao động điều hòa tại nơi có gia tốc trọng trường $g$ với biên độ góc nhỏ $\alpha_0$ ( $\alpha_0 < 10^\circ$ ). Bỏ qua mọi ma sát và lực cản của không khí.
a) Chu kì dao động của con lắc đơn không phụ thuộc vào khối lượng của vật nặng.
b) Lực kéo về tác dụng lên con lắc đơn tỉ lệ thuận với li độ dài của vật.
c) Nếu đưa con lắc đơn này lên đỉnh núi cao (nhiệt độ không đổi) thì chu kì dao động của nó sẽ giảm.
d) Khi vật nặng đi qua vị trí cân bằng, độ lớn lực căng của sợi dây treo bằng đúng trọng lượng của vật.

Câu 4. Khi nghiên cứu về dao động cơ của các hệ trong thực tế, các nhận định sau đây được đưa ra:
a) Biên độ của dao động tắt dần giảm càng nhanh khi môi trường có lực cản càng lớn.
b) Trong dao động cưỡng bức đã ổn định, biên độ dao động chỉ phụ thuộc vào biên độ của ngoại lực tuần hoàn.
c) Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng cơ, tần số dao động của hệ bằng tần số riêng của hệ dao động.
d) Hiện tượng cộng hưởng cơ luôn gây ra tác hại nên trong kĩ thuật người ta luôn tìm cách loại bỏ hoàn toàn hiện tượng này.

PHẦN III. CÂU TRẮC NGHIỆM TRẢ LỜI NGẮN (1,5 điểm)

Thí sinh trả lời từ Câu 1 đến Câu 6. Viết kết quả tính toán vào bài làm.

Câu 1. Một vật nhỏ dao động điều hòa theo phương trình $x = 5\cos\left(10t - \dfrac{\pi}{3}\right)$ ( $x$ tính bằng cm, $t$ tính bằng s). Tốc độ cực đại của vật trong quá trình dao động bằng bao nhiêu mét trên giây (m/s)?

Câu 2. Một chất điểm dao động điều hòa với biên độ $A = 10$ cm và tần số góc $\omega = 10$ rad/s. Khi chất điểm có li độ $x = 6$ cm thì độ lớn vận tốc của chất điểm bằng bao nhiêu centimét trên giây (cm/s)?

Câu 3. Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng $m = 400$ g dao động điều hòa với tần số góc $\omega = 10$ rad/s và biên độ $A = 5$ cm. Cơ năng dao động của con lắc bằng bao nhiêu jun (J)?

Câu 4. Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng $m = 100$ g dao động điều hòa theo phương ngang. Khi vật có li độ $x = 4$ cm thì gia tốc của vật có độ lớn $a = 4$ m/s $^2$ . Độ cứng của lò xo bằng bao nhiêu niutơn trên mét (N/m)?

Câu 5. Tại nơi có gia tốc trọng trường $g = \pi^2$ m/s $^2$ , một con lắc đơn dao động điều hòa với chu kì $T = 1,2$ s. Chiều dài dây treo của con lắc đơn bằng bao nhiêu centimét (cm)?

Câu 6. Một con lắc lò xo nhẹ có độ cứng $k = 40$ N/m treo thẳng đứng, đầu dưới gắn vật nhỏ có khối lượng $m = 100$ g. Lấy gia tốc trọng trường $g = 10$ m/s $^2$ . Khi vật ở vị trí cân bằng, lò xo dãn một đoạn bằng bao nhiêu centimét (cm)?

--------- HẾT ---------

Thí sinh không được sử dụng tài liệu. Cán bộ coi thi không giải thích gì thêm.

HƯỚNG DẪN CHẤM VÀ ĐÁP ÁN CHI TIẾT

PHẦN I. CÂU TRẮC NGHIỆM NHIỀU PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN

(Mỗi câu trả lời đúng được 0,25 điểm; tổng 4,5 điểm)

Câu	Đáp án	Câu	Đáp án	Câu	Đáp án
1	C	7	A	13	D
2	C	8	D	14	B
3	A	9	A	15	A
4	D	10	C	16	B
5	A	11	A	17	D
6	C	12	C	18	B

PHẦN II. CÂU TRẮC NGHIỆM ĐÚNG/SAI

(Thang điểm từng câu: Đúng 1 ý: 0,1 điểm; Đúng 2 ý: 0,25 điểm; Đúng 3 ý: 0,5 điểm; Đúng cả 4 ý: 1,0 điểm. Tổng 4,0 điểm)

Câu	Lệnh hỏi	Đáp án (Đ/S)	Hướng dẫn giải thích ngắn gọn
1	a)	Đ	Vận tốc $v = x' = \omega A\cos(\omega t + \varphi + \pi/2)$ nên sớm pha $\pi/2$ so với li độ.
	b)	S	Khi qua VTCB, vận tốc có thể mang giá trị âm ( $-\omega A$ ), chỉ có tốc độ mới luôn cực đại.
	c)	Đ	Ta có $a = -\omega^2 x \Rightarrow \|a\|_{\max} = \omega^2 A$ khi $\|x\| = A$ (ở hai biên).
	d)	S	Vectơ gia tốc luôn hướng về VTCB, còn vectơ vận tốc hướng theo chiều chuyển động.
2	a)	Đ	Cơ năng $W = \dfrac{1}{2}kA^2$ tỉ lệ thuận với $A^2$ .
	b)	Đ	Theo định luật bảo toàn cơ năng: $W = W_đ + W_t = \text{const} \Rightarrow \Delta W_đ = -\Delta W_t$ .
	c)	S	Động năng và thế năng biến thiên tuần hoàn với tần số góc $2\omega$ , tức tần số $2f$ .
	d)	S	Thời gian ngắn nhất giữa hai lần liên tiếp $W_đ = W_t$ là $\dfrac{T}{4}$ .
3	a)	Đ	Chu kì con lắc đơn $T = 2\pi\sqrt{\dfrac{l}{g}}$ không phụ thuộc vào khối lượng $m$ .
	b)	Đ	Lực kéo về $F = -mg\sin\alpha \approx -\dfrac{mg}{l}s$ tỉ lệ với li độ cong $s$ .
	c)	S	Lên cao thì gia tốc trọng trường $g$ giảm, do đó chu kì $T$ tăng lên.
	d)	S	Tại VTCB, lực căng $T = mg(3 - 2\cos\alpha_0) > mg$ do có thêm lực hướng tâm.
4	a)	Đ	Lực cản môi trường càng lớn thì tiêu hao cơ năng càng nhanh, biên độ giảm càng nhanh.
	b)	S	Biên độ dao động cưỡng bức còn phụ thuộc vào hiệu tần số $\|f - f_0\|$ và lực cản môi trường.
	c)	Đ	Hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi tần số ngoại lực bằng tần số riêng: $f = f_0$ .
	d)	S	Hiện tượng cộng hưởng có nhiều ứng dụng có lợi (hộp đàn, mạch thu sóng điện từ...).

PHẦN III. CÂU TRẮC NGHIỆM TRẢ LỜI NGẮN

(Mỗi câu trả lời đúng được 0,25 điểm; tổng 1,5 điểm)

Câu	Đáp số	Tóm tắt các bước giải
1	0,5	Tốc độ cực đại: $v_{\max} = \omega A = 10 \cdot 5 = 50\text{ cm/s} = 0,5\text{ m/s}$ .
2	80	Áp dụng hệ thức độc lập: $v = \omega\sqrt{A^2 - x^2} = 10\sqrt{10^2 - 6^2} = 80\text{ cm/s}$ .
3	0,05	Đổi $m = 0,4\text{ kg}$ ; $A = 0,05\text{ m}$ . Cơ năng: $W = \dfrac{1}{2}m\omega^2 A^2 = \dfrac{1}{2} \cdot 0,4 \cdot 10^2 \cdot 0,05^2 = 0,05\text{ J}$ .
4	10	Đổi $x = 0,04\text{ m}$ , $m = 0,1\text{ kg}$ . Ta có $\omega^2 = \dfrac{\|a\|}{\|x\|} = \dfrac{4}{0,04} = 100\text{ (rad/s)}^2$ . Độ cứng của lò xo: $k = m\omega^2 = 0,1 \cdot 100 = 10\text{ N/m}$ .
5	36	Áp dụng công thức chu kì: $T = 2\pi\sqrt{\dfrac{l}{g}} \Rightarrow T^2 = 4\pi^2 \dfrac{l}{g}$ . Với $g = \pi^2$ , ta có: $l = \dfrac{T^2}{4} = \dfrac{1,2^2}{4} = 0,36\text{ m} = 36\text{ cm}$ .
6	2,5	Đổi $m = 0,1\text{ kg}$ . Ở vị trí cân bằng, lò xo dãn một đoạn: $\Delta l_0 = \dfrac{mg}{k} = \dfrac{0,1 \cdot 10}{40} = 0,025\text{ m} = 2,5\text{ cm}$ .