Cấu trúc đề thi học sinh giỏi tỉnh - Môn thi: Vật Lí

Nội dung text: Cấu trúc đề thi học sinh giỏi tỉnh - Môn thi: Vật Lí

1. CẤU TRÚC ĐỀ THI HSG TỈNH Môn thi: Vật lí Thời gian là bài: 90 phút Hình thức thi: Trắc nghiệm khách quan Người ra đề: Hà Như Hiền_Trường THPT DTNT Ngọc Lặc ĐT: 0982625270 Ma trận đề thi Mức độ nhận thức Chương Nội dung kiến thức Tổng số trình Nhận Thông Vận Vận dụng biết hiểu dụng cao câu hỏi Điện tích 1 1 Dòng điện không đổi 1 1 2 Dòng điện trong các môi 1 1 trường Lớp 11 Từ trường 1 1 Cảm ứng điện từ 1 1 Khúc xạ ánh sáng 1 1 Mắt. Các dụng cụ quang 1 1 học Dao động cơ 2 2 7 3 14 Lớp 12 Sóng cơ và sóng âm 2 2 6 3 13 Dòng điện xoay chiều 2 3 6 4 15 Tổng 10 10 20 10 50 Tỉ lệ (%) 20% 20% 40% 20% 100% Lớp 11 Câu 1: NB Một vòng tròn tâm O nằm trong điện trường của một điện tích điểm Q. M và N là hai điểm trên vòng tròn đó. Gọi AM1N, AM2N và AMN là công của lực điện tác dụng lên điện tích điếm q trong các dịch chuyển dọc theo cung M1N, M2N và dây cung MN thì A. AM1N < AM2N.B. A MN nhỏ nhất. = = C. AM2N lớn nhất.D. A M1N AM2N AMN. Câu 2: NB Các lực lạ bên trong nguồn điện không có tác dụng A. tạo ra và duy trì hiệu điện thế giữa hai cực của nguồn điện. B. tạo ra và duy trì sự tích điện khác nhau ở hai cực của nguồn điện. C. tạo ra các điện tích mới cho nguồn điện. D. làm các điện tích dương dịch chuyển ngược chiều điện trường bên trong nguồn điện. Câu 3: NB Nguyên nhân gây ra điện trở của vật dẫn làm bằng kim loại là A. do các electron va chạm với các ion dương ở nút mạng. B. do các electron dịch chuyển quá chậm. C. do các ion dương va chạm với nhau. D. do các nguyên tử kim loại va chạm mạnh với nhau Câu 4: NB Một đoạn dây có dòng điện được đặt trong một từ trường đều. Để độ lớn lực từ tác dụng lên dây đạt cực đại thì độ lớn góc giữa vectơ phần tử dòng điện và vectơ cảm ứng từ phải bằng A. B. C.0 . 30. 60. D. 90.
2. Câu 5: TH Một khung dây hình tròn đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,06 T sao cho mặt phẳng khung dây vuông góc với các đường sức từ. Từ thông qua khung dây là 1,2.10 -5 Wb. Bán kính vòng dây gần giá trị nào nhất sau đây? A. 5 mm. B. 6 mm. C. 7 mm. D. 8 mm. HD:   1,5.10 5 Từ:  BScos n,B B. R 2.1 R 7,98.10 3 m B .0,06 Câu 6: TH Một bếp điện 115 V - 1 kW bị cắm nhầm vào mạng điện 230 V được nối qua cầu chì chịu được dòng điện tối đa 15 A. Bếp điện sẽ A. có công suất toả nhiệt ít hơn 1 kW.B. có công suất toả nhiệt bằng 1 kW. C. có công suất toả nhiệt lớn hơn 1 kW.D. nổ cầu chì. HD: 2 2 Ud 115 R 3 13,225  P 10 * Từ: d Chọn D. U 230 I 17,39 A 15 A R 13,225 Câu 7: TH Một chất điểm chuyển động theo vòng tròn với vận tốc không đổi v0 xung quanh trục chính của thấu kính hội tụ, trong mặt phẳng vuông góc với trục và cách thấu kính một khoảng d = 1,5 f (f là tiêu cự của thấu kính). Độ lớn vận tốc của ảnh là A. 0,5v0.B. v 0.C. 1,5v 0.D. 2v 0. HD: df d' = = 3f d f d ' k = = -2 . Vòng tròn quĩ đạo ảnh có bán kính lớn gấp đôi quĩ đạo vật. d Vận tốc góc của vật và ảnh như nhau, nên vận tốc dài có độ lớn v' = 2v0. Câu 8: VD Một chậu thủy tinh nằm ngang chứa một lớp nước dày có chiết suất 4/3. Một tia sáng SI chiếu tới mặt nước với góc tới là 45o. Bỏ qua bề dày của đáy chậu. Góc lệch của tia ló so với tia khúc xạ và so với tia tới SI lần lượt là A. 13o và 0o. B. 0o và 13o. C. và 13o D. 15o. và 15o 30o. HD: sini n sin 45o 4 / 3 * Từ: 2 r 32o sin r n1 sin r 1 o D i' i 0 * Góc lệch tia ló với tia khúc xạ và với tia SI: o D' i' r 13 Dao động cơ Câu 1:NB Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của gia tốc theo li độ trong dao động điều hòa có dạng một A. đường hình sin. B. đường hypebol.C. đoạn thẳng. D. đường thẳng. HD:Vì a = - ω2x mà tốc độ góc ro là đại lượng không đổi nên hàm (a, x) là hàm bậc nhất. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của gia tốc theo li độ trong dao động điều hòa có dạng một đoạn thẳng vì x có giá trị cực đại và cực tiểu. Chọn C Câu 2: NB Một con lắc lò xo có tần số dao động riêng f0. Khi tác dụng vào nó một ngoại lực biến thiên tuần hoàn có tần số f thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng. Hệ thức đúng là A. f = 2f0. B. f = f0. C. f = 0,5f0.D. f = 4f 0.
3. Câu 3: (TH) Một con lắc lò xo dao động điều hòa tự do với tần số f = 3,2 Hz. Lần lượt tác dụng lên vật các ngoại lực biến thiên tuần hoàn F1 = F0cos(6,2πt) N, F2 = F0cos(6,5πt) N, F3 = F0cos(6,8πt) N, F4 = F0cos(6,1πt) N. Vật dao động cơ cưỡng bức với biên độ lớn nhất khi chịu tác dụng của lực A. F3 B. F1 C. F2 D. F4 HD: Biên độ dao động cưỡng bức phụ thuộc vào độ lệch tần số f f f0 . Nếu Δf càng nhỏ thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn: f2 3,25Hz có f mĐápin án3, 2C5 3,2 0,05Hz Câu 4: (TH) Cho hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số có phương trình lần lượt là x1 4cos t cm và x2 3cos t cm. Li độ dao động tổng hợp của hai dao động này không thể nhận 2 giá trị nào sau đây? A. 3 cm. B. 4 cm. C. 5 cm. D. 6 cm. HD: Đáp án D 2 2 Ta có x1 và x2 vuông pha với nhau nên biên độ của dao động tổng hợp là: A A1 A2 5 (cm) Nên li độ dao động tổng hợp của hai dao động này không thể nhận giá trị 6 cm Câu 5: VD Một vật thực hiện đồng thời hai dao động cùng phương, cùng tần số trên trục Ox với phương trình dao động lần lượt là x1 = A1cos(ωt – π/6) cm, x2 = A2cos(ωt + π/6) cm thì phương trình dao động của vật thu được là x = Acos(ωt + φ) (cm). Giá trị cực đại của A2 thỏa mãn điều kiện bài toán là 2A 3 A. A 2 .B. A.C. 2A. D. 3 HD: + Biên độ dao động tổng hợp: A2 A2 A2 A A cos A2 A .A A2 A2 0 1 2 1 2 3 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 4A 2A 3 + Để PT ẩn A1 có nghiệm: A 4 A A 0 4A 3A 0 A A 2 2 2 2 3 2 3 2A 3 => A 2 max 3 Câu 6: VD Chuyển động của một vật là tổng hợp của hai dao động điều hoà cùng phương. Hai dao động này có phương trình lần lượt là x1 = 3cos10t cm và x2 = 4cos(10t + π/2) cm. Gia tốc của vật có độ lớn cực đại bằng A. 7 m/s2 B. 5 m/s2 C. 1 m/s2 D. 0,7 m/s2 HD: + A A2 A2 2A A cos 33 42 2.3.4.cos 5cm 0,05m 1 2 1 2 2 2 2 2 + Gia tốc cực đại: amax  A 10 .0,05 5 m / s Câu 7: VD Ở cùng một nơi trong cùng một thời gian thì con lắc (1) thực hiện được 30 dao động và con lắc (2) thực hiện được 36 dao động. Biết hiệu chiều dài hai con lắc đơn là 22 cm. Chiều dài của mỗi con lắc là A. ℓ1 = 72cm, ℓ2 = 50cm.B. ℓ 1 = 42cm; ℓ2 = 20cm. C. ℓ1 = 50cm; ℓ2 = 72cm. D. ℓ1 = 41cm; ℓ2= 22cm. HD: f1 30  2 30 25 + Ta có:  2 1 f2 36 1 36 36 25 1 72cm + Mà 1 2 20cm 1 1 22cm 36 2 50cm
4. Câu 8: (VD) Con lắc lò xo nằm ngang dao động điều hòa với năng lượng là 0,2 J. Khi lực đàn hồi của lò xo có độ lớn là 2 N thì động năng bằng với thế năng. Thời gian lò xo bị nén trong một chu kì là 0,5 s. Tốc độ cực đại của vật là A. 62,83 cm/s. B. 83,62 cm/s. C. 156,52 cm/s. D. 125,66 cm/s. HD: 1 W k.A2 0,2 2 A 20 cm 2 F k.x k.A 2 2 T 0,5 s T 1 s  2 rad/s 2 vmax 125,66 cm/s. Câu 9:VD Trên mặt bàn nhẵn có một con lắc lò xo nằm ngang với quả cầu có khối lượng m =100g, con lắc có thể dao động với tần số góc 20 rad/s. Quả cầu nằm cân bằng. Tác dụng lên quả cầu một lực có hướng nằm ngang và có độ lớn 20N trong thời gian 3.10 -3s, sau đó quả cầu dao động điều hoà. Biên độ dao động của quả cầu là A. 1cm B. 3 cm C. 6 cm D. 2 cm. HD: + Độ biến thiên động lượng bằng xung của lực tác dụng: F. t p2 p1 m v v0 mv v 0,6m / s v v + Biên độ dao động của quả câu: A 3cm  2 f Câu 10. VD Cho hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, cùng biên độ có li độ phụ thuộc thời gian được biểu 1 diễn như hình vẽ, biết t2 – t1 = (s). Một vật có khối lượng 20 500g dao động điều hòa có phương trình dao động là tổng hợp của hai dao động điều hòa nói trên. Chọn gốc thế năng ở vị trí cân bằng, lấy π2 = 10. Vào thời điểm vật có li độ bằng nửa biên độ thì động năng của vật là A. 0,6 J.B. 0,4 J.C. 0,3 J.D. 0,13 J. HD: Tại thời điểm t dao động 1 ở vị trí M, dao động 2 ở vị trí 1 C N. Từ đồ thị ta thấy thời gian dao động 2 đi từ li độ 6 cm về vị trí cân bằng cũng bằng thời gian dao động 1 đi từ li độ 6 cm ra biên dương rồi quay lại vị trí li độ 6 cm. N Vậy thời gian đi trên cung NC gấp 2 lần thời gian đi trên cung NA. Suy ra α = π/6 α A O 6 x Suy ra biên độ dao động là A = 4 3 (cm) và chu kì T = 0,3 s A 3 M Vào thời điểm x = => Wđ = W = 2 4 3 1 3 1 2 . m 2 A2 . .0,5( )2.(0,04 3)2 =0,4 J 4 2 4 2 0,3
5. Câu 11. VD Một nhóm học sinh thực hiện 1 thí nghiệm như sau: Đặt một vật nặng có khối lượng M = 5 kg trên mặt bàn nằm ngang. Trên mặt bàn có cảm biến lực kế để đo áp lực của vật M tác dụng lên bàn, phía trên vật gắn một con lắc lò xo có độ cứng k = 100 N/m và khối lượng vật nhỏ là m như hình. Kích thích cho m dao động theo phương thẳng đứng với biên độ A thì giá trị áp lực do cảm biến thu nhận theo thời gian được biễu diễn như hình. Lấy g = 10 m/s2. Khi vật m có tốc độ 1,2 m/s thì số chỉ của cảm biến là F1 hoặc F2 (F1 < F2). Giá trị F1 bằng A. 44 N.B. 56 N.C. 64 N.D. 76 N. HD: 3T 3 g T s  10 Rad/s  0,1 m 4 20 5 0 2 F M.g k  A max 0 2 A 0,2 m Fmin M.g k 0 A F1 M.g k 0 A 44 N Câu 12. VDC Cho con lắc đơn và con lắc lò xo treo thẳng đứng ở cùng một nơi. Chiều dài của con lắc đơn và chiều dài tự nhiên của con lắc lò xo bằng nhau. Kích thích cho hai con lắc dao động điều hòa tự do thì chu kì của con lắc đơn gấp 4 lần chu kì của con lắc lò xo. Trong quá trình dao động của con lắc lò xo có độ lớn lực đàn hồi cực đại tác dụng lên vật bằng 3 lần trọng lượng của vật và chiều dài nhỏ nhất của con lắc lò xo là 18,75 cm. Lấy g = 9,8 m/s2. Tần số góc của con lắc đơn gần với giá trị nào sau đây? A. 7,1 rad/s.B. 6,4 rad/s.C. 6,0 rad/s.D. 7,8 rad/s. HD:   Ta có: T 4T 2 4 0  16  1 2 g g 0 Fdh max 3P k A 0 3k 0 A 2 0 F  0 A 18,75 16 0 0 2 0 18,75 0 1,25 cm  20 cm 0,2 m g 9,8  7 rad/s  0,2 Câu 13: VDC Hai con lắc lò xo A và B có cùng chiều dài tự nhiên, cùng khối lượng vật m, nhưng độ cứng các lò xo kB =2kA. Chúng được treo thẳng đứng vào cùng một giá đỡ nằm ngang. Kéo thẳng đứng hai quả nặng đến cùng một vị trí ngang nhau rồi thả nhẹ cùng lúc để chúng dao động điều hòa. Khi đó, con lắc B trong một chu kì dao động có thời gian lò xo giãn gấp đôi thời gian lò xo nén. Gọi tA và tB là khoảng thời gian ngắn nhất kể từ lúc bắt đầu thả hai vật đến khi lực đàn hồi của hai con lắc có độ lớn nhỏ nhất. Tỉ t t số A B bằng tB 3 3 2 3 2 2 3 2 2 A. B. C. D. 2 2 2 2 HD: Vì độ cứng kB =2kA nên độ giãn ban đầu ∆lA = 2∆lB Với con lắc B thì trong một chu kì dao động có thời gian lò xo giãn gấp đôi thời gian lò xo nén nên dễ dàng suy ra biên độ gấp 2 lần độ giãn ban đầu. Gọi A1, A2 là biên độ con lắc A và B ta có do khi ở biên độ dưới thì cả hai con lắc ngang nhau nên ∆lA + A1 = ∆lB + A2 thay A2 = 2∆lB và ∆lA = 2∆lB. suy ra A1 = ∆lB = ½ ∆lA. Vậy trong quá trình dao động lò xo A luôn giãn còn lò xo B có lúc nén có lúc giãn. Lò xo A có độ lớn lực đàn hồi nhỏ nhất tại biên trên, còn lò xo B độ lớn lực đàn hồi nhỏ nhất khi lò xo không biến dạng.
6. 1 1 tA 3 TA 3 kB 3 2 Vậy tA = TA, còn tB = TB . Vậy . . 2 3 tB 2 TB 2 kA 2 t t 3 2 2 Suy ra A B = . tB 2 Đáp án : D Câu 14: VDC Cho hệ con lắc lò xo như hình vẽ. Vật A và B có khối lượng lần lượt là 100 g và 200 g. Dây nối giữa hai vật rất nhẹ, căng không dãn. Lò xo có chiều dài tự nhiên ℓ 0 = 25 cm, độ cứng k = 50 N/m. Chọn gốc thế năng tại vị trí cân bằng. Đưa hai vật đến vị trí lò xo bị dãn 9 cm rồi buông nhẹ cho hệ dao động điều hòa. Đúng lúc động năng của vật A bằng thế năng của con lắc lò xo lần đầu tiên thì dây nối giữa hai vật A, B bị đứt. Chiều dài lớn nhất của lò xo trong quá trình dao động gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 33 cm. B. 34 cm. C. 31 cm. D. 32 cm. HD: Chọn A (m m )g Khi hai vật còn nối với nhau: Δ  A B 6(cm) 0 k k 10 15 Hệ 2 vật dao động với:  rad /s S mA mB 3 A   0 9 6 3 cm m m 1 1 1 A Do m A B W W nên khi W W W W W W x 1,5 cm A 3 dA 3 d dA t 3 d t t 4 2 10 5 Vận tốc hai vật lúc này là: v  A2 x2 32 1,52 5 5 (cm/s) 3 k Khi B bị đứt, A tiếp tục dao động với:  10 5 rad /s mA m g Vị trí cân bằng mới: Δ ' A 2 (cm) 0 k Tại thời điểm B bị đứt, li độ mới của A là: x’ 6 1,5 2 5,5 cm , vận tốc A: v ' v 5 5 cm/s v2 Biên độ dao động mới là: A x 2 5,57 cm  2 ' Độ dài lớn nhất của lò xo trong quá trình dao động :  O Δ  0 A 32,57 cm Sóng cơ và sóng âm Câu 1 NB : Âm cơ bản của một nhạc cụ có tần số 20 Hz. Họa âm thứ 4 của nhạc cụ đó có tần số là A. 20 Hz B. 40 Hz C. 60 Hz D. 80 Hz Câu 2: TH Một sóng ngang truyền trên sợi dây đàn hồi rất dài với tốc độ truyền sóng v = 0,2 m/s. Chu kỳ dao động T = 10 s. Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên dây dao động ngược pha là A. 1,5 m. B. 1 m.C. 0,5 m.D. 2 m. HD: + Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhát trên phương truyền sóng dao động ngược pha là:  vT 0,2.10 d 1 m 2 2 2 Câu 4. TH Sóng dừng trên sợi dây với điểm bụng có biên độ 4 3 cm, bước sóng là 12 cm. Khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên dây có biên độ 6 cm là A. 2 cm, hai điểm thuộc cùng thuộc cùng một bó.B. 4 cm, hai điểm thuộc hai bó cạnh nhau. C. 4 cm, hai điểm thuộc cùng một bó.D. 2 cm, hai điểm thuộc hai bó cạnh nhau.
7. d HD: Điểm M có biên độ 6cm cách bụng gần nhất 1 đoạn d, ta có: 6 4 3cos 2 d 1 cm . 12 Nghĩa là M gần bụng hơn gần nút sóng. Vậy hai điểm này cách nhau gần nhất 2cm và nằm trong cùng một bó sóng. Câu 5 VD : Sợi dây AB = 21 cm với đầu B tự do gây ra tại A một sóng ngang có tần số f. Tốc độ truyền sóng trên dây là v = 4 m/s, muốn có 8 bụng sóng thì tần số dao động phải là A. f 7,14 Hz B. f 71,4 Hz C. D.f 714 Hz f 74,1 Hz HD:Đáp án B Ta có: Đầu B tự do và A cố định  2k 1 AB với số bụng sóng bằng (k + 1) 4 4.AB v 4  5,6 (cm) f 71,4 (Hz) 2k 1  5,6.10 2 Câu 6:VD Để đo tốc độ truyền sóng v trên một sợi dây đàn hồi AB, người ta nối đầu A vào một nguồn dao động có tần số f = 100Hz ± 0,02%. Đàu B được gắn cố định, Người ta đo khoảng cách giữa hai điểm trên dây gần nhất không dao động với kết quả d = 0,02m ± 0,82%. Tốc độ truyền sóng trên sợi dây AB là A. v =2m/s ± 0,016%. B. v =4m/s ± 0,84%. C. v =2m/s ± 0,84%. D. v = 4m/s ± 0,016%. HD:  + Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất không dao động là d  0,04m 2 + Tốc độ truyền sóng v .f 100.0,04 4m / s v  f %v % %f 0,84% v  f Câu 7: VD Trên một sợi dây đàn hồi với hai đầu cố định đang có sóng dừng với tần số f0. Khi đó không kể hai đầu dây, trên dây có 3 điểm nữa không dao động. Nếu tăng tần số lên thành 2 f 0 thì dây có sóng dừng với số bụng sóng trên dây là A. 8 B. 2 C. 4 D. 10 HD:  kv + Điều kiện xảy ra sóng dừng trên dây có hai đầu cố định:  k 2 2f 4v v + Với tần số f0 trên dây có 3 diêm không dao động trừ hai đâu dây nên k 4 2 2f0 f0 / k v v / Với tần số 2f0 thì:  2 k 8 4f0 f0 Vậy trên dây có 8 bụng sóng Câu 8: VD. Trên mặt nước tại hai điểm S1, .S2 cách nhau 8 cm người ta đặt hai nguồn sóng cơ kết hợp, dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với phương trình uA = 6cos 40πt và uA = 8cos 40πt (uA và uB tính bằng mm, t tính bằng s). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 40 cm/s, coi biên độ sóng không đổi khi truyền đi. Trên đoạn thẳng S1S2, điểm dao động với biên độ 10 cm và cách trung điểm của đoạn S1S2 một khoảng có giá trị nhỏ nhất là A. 1 cm. B. 0,5 cm. C. 0,75 cm. D. 0,25 cm. HD: v Bước sóng là:  = 2 (cm) f Phương trình sóng tại điểm M do 2 nguồn truyền tới là:
8. Biên độ sóng tại điểm M là:  Do M gần trung điểm của S1S2 nên kmin = 0 => S1M – S2M = = 0,5 (cm/s) 4 Lại có: S1M + S2M = 8 ( cm) nên suy ra S1M = 4,25 (cm), S2M = 3,75 (cm) Vậy M cách trung điểm I của hai nguồn một đoạn gần nhất là: MI = S1M – 1/2 S1S2 = 4,25-4 = 0,25 (cm) Câu 9 VD: Có một nguồn phát âm đẳng hướng, (C) mặt cầu đường kính 3 m bao quanh nguồn. Trên (C) cường độ âm có giá trị từ 0,1 W/m2 đến 0,4 W/m2. Công suất của nguồn bằng A. 0,5 W.B. 0,4 W. C. 5 W.D. 4 W. HD: P I1 0,1 2 4 r2 r 2m 1 r1 r1 r2 3 1 4 r1 2r2  P 5 W P r r 1m I 0,4 2 2 2 2 4 r2 Câu 10 VD: Một nguồn O phát sóng cơ dao động theo phương trình u 2cos 20 t mm, t tính bằng 3 s. Sóng truyền theo đường thẳng Ox với tốc độ 1 m/s. Trên phương truyền sóng, trong khoảng từ O đến M (cách O 42,5 cm) số điểm mà các phần tử ở đó và các phần tử ở nguồn dao động lệch pha nhau là 6 A. 10 B. 5 C. 8 D. 9 HD: Đáp án D. v Bước sóng λ = vT = 0,1 m 10 cm f Độ lệch pha giữa một điểm nằm trên phương truyền sóng và phần tử ở nguồn O là: 2 d  d  6 12 Ta có: 42,5 4  / 4 Trên phương truyền sóng, hai điểm cách nhau  thì cùng pha => từ O đến M có 4 điểm O1, O2, O3, O4 cùng pha với O. - Những điểm lệch pha với O 1, O2, O3, O4 góc thì cũng lệch pha với O góc . Trong khoảng O đến O 1 6 6 có 2 điểm lệch pha với O và O1 góc => từ O đến O4 có 8 điểm lệch pha với O góc 6 6  - Điểm gần nhất lệch pha so với O cách O một đoạn bằng => trong khoảng từ O 4 đến M có 1 điểm 6 12 lệch pha với O góc 6 => Từ O đến M có 9 điểm lệch pha với O góc 6
9. Câu 11.VDC Một sợi dây OB căng ngang với hai đầu cố định, đang có sóng dừng, sóng truyền trên dây với bước sóng. Hình vẽ bên mô tả hình dạng sợi dây tại 3 thời điểm liên tiếp nhau t1, t2, t3 . Trong thời điểm t1 các phần tử trên dây có cùng tốc độ dao động, biết t2 = t1 + ∆t và t3 = t2 + 2∆t. Hai điểm M và N  trên dây có vị trí cân bằng cách nhau 4 mà dao động cùng pha với nhau, có biên độ dao động lần lượt là AM và AN . Giá trị lớn nhất của AM + AN bằng A. 5 3 cmB. 5 2 cmC. 10 cmD. cm 10 2 HD: Thời điểm t1 là thời điểm các điểm trên dây đều ở biên. C 2∆t Xét phần tử tại bụng sóng. Ta có hai thời điểm t2 và t3 thì li độ đối nhau nên suy ra ta có 4∆t = T/2 nên ∆t =T/8 suy ra biên độ tai bụng là Ab = M N 52 cm. ∆t  ∆t Hai điểm M, N trên dây cách nhau mà cùng pha α A 4 5 x nhau nên chúng cùng thuộc một bó sóng. - O 5 Gọi khoảng cách từ M tới nút gần nhất là x, suy ra N  cách nút đó là x + . 4 Ta có biên độ tại M và tại N là:  2 (x ) 2 x 4 AM = Absin ; AN = Absin = Absin (   2 x )  2 2 x Suy ra AM + AN = 2Absin( ) cos  4 4 Vậy (AM + AN )max = 2Abcos = 10 cm. 4 Câu 12 VDC: Một vật M được gắn máy đo mức cường độ âm. M chuyển động tròn đều với tốc độ góc 1 vòng/s trên đường tròn tâm O, đường kính 80 cm. Một nguồn phát âm đẳng hướng đặt tại điểm S cách O một khoảng 90 cm. Biết S đồng phẳng với đường tròn quỹ đạo của M. Bỏ qua sự hấp thụ âm của môi trường. Lúc t = 0, mức cường độ âm do máy M đo được có giá trị lớn nhất và bằng 70 dB. Lúc t = t 1, hình chiếu của M trên phương OS có tốc độ 40π cm/s lần thứ 2021. Mức cường độ âm do máy M đo được ở thời điểm t1 xấp xỉ bằng A. 69,28 dB B. 68,58 dB C. 62,07 dB D. 61,96 dB HD:Đáp án A Khi vật M chuyển động tròn đều quanh O, hình chiếu H của M trên OS sẽ dao động điều hòa với tần sồ f =1Hz. Tại t = 0, mức cường độ âm có giá trị lớn nhất => khoảng cách từ nguồn đến M là nhỏ nhất, hình chiếu H của M trên OS ở vị trí biên A.
10. Khi v 40 cm/s , x 20 3(cm) . Trong 1 chu kì có 4 lần H có tốc độ 40π cm/s. Ta có 2020 = 505.4 + 1. Như vậy tại thời điểm H có tốc độ 40π cm/s lần thứ 2021, thì H có li x 20 3(cm) và đi theo chiều âm. HM 402 (20 3)2 20(cm) MS HS2 HM2 59(cm) I I 2 2 M0 IM M0 MS 59 Ta có L0 L1 10 lg lg . 10.lg 10.lg 10.lg 0,72 L1 69,28(dB) I I I AS2 502 o o M Câu 13 VDC: Trong một mặt phẳng, cho hệ trục Oxy đặt hai nguồn O 1 và O2 cùng biên độ, cùng tần số nhưng ngược pha nhau, sóng do mỗi nguồn tạo ra có bước sóng λ = 4 cm. Nguồn O1 đặt cố định tại gốc O, nguồn O2 trên trục Oy và có thể di chuyển trên Oy. Một điểm M cố định trên Ox, lúc đầu O 2 ở vị trí cách M 32 cm, để khoảng cách hai nguồn bằng bán nguyên lần bước sóng và để M nằm trên đường cực đại bậc k. Di chuyển O2 một đoạn lớn nhất bằng ℓ kể từ vị trí ban đầu của nó thì điểm sẽ M nằm trên đường cực tiểu thứ (k + 4) thì ℓ có giá trị gần nhất là A. 18,74 cm B. 16,74 cm C. 78,74 cm D. 80,74 cm HD: * 2 nguồn ngược pha nên cực đại ứng với d2 d1 k 0,5  và cực tiểu ứng với d2 d1 k . * Lúc đầu M thuộc cực đại bậc k nên: d2 d1 k ' 0,5  với k’= k - 1 => d2 d1 k 0,5 .4 (1) Sau đó M thuộc cực tiểu thứ k + 4 nên: d2’ – d1 k 4 .4 (2) * Lấy (2) – (1) => d2’ – d2 = 18 cm => d2’ – 32 = 18 cm => d2’ = 50 cm * Mặt khác d ' 2 d2 O O ' 2 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 d ' d O O ' O O => (O1O2’) = 1476 + O1O2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 d2 d1 O1O2 => Để dịch chuyển xa nhất thì O1O2 phải lớn nhất, theo hình vẽ thì O1O2 = (n + 05)λ n Để O1O2max ta lấy n = 7 => O1O2 max = (7 + 0,5)λ = 30 cm => O1O2’ = 6 66 cm => Độ dịch chuyển O2O2’max = 6 66 -30 cm => Chọn A Dòng điện xoay chiều Câu 1NB: Đặt điện áp xoay chiều u U0 cost vào hai đầu đoạn mạch chỉ có điện trở thuần. Gọi U là điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch; i, I0 và I lần lượt là giá trị tức thời, giá trị cực đại và giá trị hiệu dụng của cường độ dòng điện trong đoạn mạch. Hệ thức nào sau đây sai? U I U I u2 i2 u i A. B. 0 2 C. D. 2 2 1 0 U0 I0 U0 I0 U0 I0 U I HD:Đáp án C u2 i2 Hệ thức sai là: 2 2 1 U0 I0
11. Câu 2: NB Đặt vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần L và điện trở thuần R mắc nối tiếp một điện áp xoay chiều có tần số góc ω. Cường độ dòng điện cực đại trong mạch là I0, cường độ dòng điện tức thời trong mạch là i, điện áp tức thời hai đầu đoạn mạch là u, hai đầu R là UR và hai đầu cuộn cảm là UL. Hệ thức đúng là 2 2 2 2 2 uR uL u A. u uL uR . B. u iR iL . C. 1. D. i . I R I L 2 2 0 0 R L HD: + Áp dụng điều kiện vuông pha của uR và uL + Vì hai dao động của uR và uL vuông pha nhau nên ta luôn có: Câu 3: TH Từ thông qua một vòng dây dẫn có biểu thức ϕ = ϕ 0cos(ωt – π/3) . Khi đó biểu thức của suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây này là e = ϕ0ωcos(ωt + φ – π/6) .Giá trị của φ là A. π/3 rad B. 0 rad C. −2π/3rad D. −π/2rad HD: / 2 + e  0 sin t 0 cos t 3 3 6 Câu 4: TH Truyền một công suất từ một trạm phát điện đến nơi tiêu thụ bằng đường dây một pha, biết công suất hao phí trên dường dây là 10 kW, điện áp hiệu dụng ở trạm phát là 5 kV. Coi hệ số công suất truyền tải = 1. Điện trở tổng cộng của đường dây là A. 55 Ω.B. 49 Ω.C. 38 Ω.D. 52 Ω. HD: P 500 P I R 49 . U 35 I2 Câu 5: Một máy phát hiện điện xoay chiều một pha có phần cảm là roto quay với tốc độ 300 vòng/phút. Tần số của suất điện động cảm ứng là 40 Hz. Số cặp cực của máy phát là: A. 8. B. 12. C. 16. D. 4. HD: + Ta có n = 300 vòng/phút = 5 vòng/giây f = np → 40 = np = 5p → p = 8 Câu 6: Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần, cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp. Biết ZL 2ZC và tại thời điểm t, điện áp tức thời giữa hai đầu điện trở và điện áp tức thời giữa hai đầu tụ điện có giá trị tương ứng là 60V và 20V. Khi đó điện áp tức thời giữa hai đầu đoạn mạch là A. 40 V. B. 20 V. C. 120 V. D. 80 V. HD: + Do ZL 3ZC uC 20 uL 40 + u uR uL uC 60 40 20 40 V Câu 7: VD Đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu một cuộn cảm thuần có độ tự cảm L=1/2πH thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm có biểu thức I = I 0cos(100πt − π/6) (t tính bằng s). Tại thời điểm cường độ dòng điện qua cuộn cảm có giá trị 1,5 A thì điện áp hai đầu cuộn cảm là 100 V. Điện áp hai đầu cuộn cảm có biểu thức A. u 125cos 100 t V B. u 200 2 cos 100 t V 3 3 2 2 C. u 250cos 100 tD. V u 100 2 cos 100 t V 3 3 HD: Cảm kháng của mạch ZL = 50 Ω. + Mạch điện chỉ chứa cuộn cảm thuần → u vuông pha với i. 2 2 2 2 i u 50.1,5 100 → Với hai đại lượng vuông pha, ta luôn có: 1 1 U0 125V I0 U0 U0 U0
12. + Điện áp hai đầu mạch sớm pha hơn dòng điện 0,5π → u 125cos 100 t V 3 Câu 8:VD Cho đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần L, điện trở R và tụ điện C mắc nối tiếp. Đặt điện áp u 200 2 cos t V vào hai đầu đoạn mạch thì điện áp hiệu dụng trên cuộn cảm, điện trở và tụ điện liên hệ với nhau theo hệ thức 3UL = 8UR = 2UC. Điện áp hiệu dụng gữa hai đầu điện trở R là A. 120V B. 180V C. 145V D. 100V HD: 2 2 + Liên hệ giữa điện áp hai đầu mạch RLC với điện áp các phần tử U UR UL UC + Vì 3UL 8UR 2UC UC 4UR ;UL 8UR / 3 2 2 2 2 8 + Ta có: U UR UL UC UR UR 4UR 200V UR 120V 3 Câu 9: VD Một máy biến áp lí tưởng có tỉ số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp bằng 2. Cuộn sơ cấp nối với nguồn điện xoay chiều có điện áp hiệu dụng 200 V tần số 50 Hz, cuộn thứ cấp nối với một cuộn cảm có điện trở r = 40 Ω, độ tự cảm L = 2/5πH. Cường độ hiệu dụng qua cuộn sơ cấp bằng A. 1,25 2A . B. 0 ,625 2C.A 2,5 2A . D. 0,625 A. HD: U N U + Từ 1 1 U 100V I 2 1,25 2A U N 2 2 2 2 2 2 r ZL 2 + PSC PTC U1I1 I2r I1 0,625A Câu 10: VD Đặt điện áp xoay chiều u = U0cosωt V vào hai đầu đoạn mạch AB. Gồm đoạn mạch AM chứa cuộn dây không thuần cảm, có điện trở r và độ tự cảm L. Đoạn mạch MN chứa điện trở R và NB chứa tụ C. Biết rằng điện áp tức thời trên các đoạn AM, MN, NB ở mọi thời điểm theo thứ tự lập thành cấp số cộng. Biết uAM vuông pha uMB và tồn tại một thời điểm mà uAM = uMB = 60 V. Giá trị U là A. 803 V.B. 40 3 V. C. 90 V.D. 90 V. 2 HD: ur 2uR uAM uMB 2uMN ur uL uC 2uR uL uC 0 r 2R Chuan hoa r 2R 2 =>  ZL ZC ZL ZC x Z Z x x u  u tan tan 1 L C 1 . 1 x 2 AM MB AM MB r r 2 1 2 2 ZAM r ZL 6 2 2 ZMB R ZC 3 2 2 2 2 U U 60 U Mặt khác: AM MB 1 MB 1 I 30 2 A I 30 A 0 U0AM U0MB I0 6 I0 3 => U = IZ = I(R + r) = 90 V Câu 11:VD Xét một đoạn mạch xoay chiều mắc nối tiếp gồm cuộn dây D và tụ điện C. Điện áp tức thời ở hai đầu cuộn dây D và điện áp tức thời ở hai đầu tụ điện C được biểu diễn bởi các đồ thị uD, uC như hình vẽ. Trên trục thời gian t, khoảng cách giữa các điểm a - b, b - c, c - d, d - e là bằng nhau. Điện áp cực đại ở hai đầu đoạn mạch gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 200 V. B. 80 V. C. 140 V. D. 40 V. HD:
13. T Từ đồ thị ta thấy khoảng thời gian từ a đến c là 4 T Suy ra: tab = tbc = tcd = 8 T Tại thời điểm a thì uD đạt cực đại âm và sau 3 thì u C mới đạt cực đại âm như vậy u D luôn sớm pha một 8 3 góc so với uC. 4 Điện áp cực đại giữa hai đầu đoạn mạch là: 3 U 2 U 2 U 2 2.U .U cos o oC oD oC oD 4 3 U 1502 2002 2.150.200cos U 141.68 (V ) o 4 o Câu 12:VDC. Do sự cố mất điện, bố bạn An dùng máy phát điện xoay chiều một pha để cung cấp điện cho gia đình. Điện năng được truyền tải bằng đường dây có điện trở không đổi. Khi máy hoạt động với tốc độ rô to là n (vòng/s), do tần số tần số của điện áp chưa phù hợp với các thiết bị trong gia đình nên hiệu suất truyền tải điện năng là 92%, hệ số công suất của các thiết bị trong gia đình là 0,8. Khi máy hoạt động với tốc độ rô to là 1,2n (vòng/s) thì hệ số công suất của các thiết bị trong gia đình là 1. Biết máy phát điện là lí tưởng. Công suất của máy trong hai trường hợp là không đổi. Hao phí điện năng chỉ do tỏa nhiệt trên điện trở của đường dây. So với ban đầu công suất tiêu thụ điện năng của gia đình trong trường hợp sau A. tăng 1,05 lần. B. tăng 1,15 lần.C. tăng 1,1 lần.D. tăng 1,2 lần. HDG: P ΔP Ptt 1 0,08 0,92 1 1 - H H Từ HV: BN AN tan MN tan tt P tan Ptt tan tt tan 1 H1 tan tt1 0,92.0,75 0,69 cos 1 0,823 P U P' cos 0,08 U 2 1 . 1 1,2 .0,823 H 0,962 4P U P 1 1 H cos 1 2 R P 0,962 Hay tt2 1,05 P 0,92 tt1 Câu 13: VDC. Đặt điện áp xoay chiều u = U0cos2πft (U0 không đổi, f thay đổi được) vào 2 đầu đoạn mạch như hình 1, trong đó R là biến trở, cuộn dây có độ tự cảm L và điện trở r, tụ điện có điện dung C. Ứng với mỗi giá trị của f , điều chỉnh R để công suất đoạn mạch AM đạt cực đại. Hình 2 biễu diễn sự phụ thuộc của R theo f. Điện dung của tụ gần nhất với giá trị nào sau đây? A. 25 µF. B. 32 µF. C. 60 µF. D. 50 µF. HD: 2 2 PR(max) => R r ZL ZC Khi f = f0 =50 Hz thì Rmin => ZL = ZC =x
14. ZL 0,6x 2 2 5 Khi f = 30 Hz = 0,6f0 => 5 => 60 r 0,6x x (1) Z x 3 C 3 ZL 1,4x 2 2 5 Khi f = 70 Hz = 1,4f0 => 5 => 40 r 1,4x x (2) Z x 7 C 7 1 Từ (1) và (2) x 54,735 C 5,8.10 5 F 58 F 2 f0C Câu 14:VDC Đặt điện áp xoay chiều có tần số không và giá trị hiệu dụng U vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây mắc nối tiếp với tụ điện có điện dung thay đổi. Khi C = Co thì điện áp tức thời giữa hai đầu cuộn dây và hai bản tụ điện biến đổi theo thời gian có đồ thị như hình vẽ. Khi C =C m thì công suất tiêu thụ đoạn mạch cực đại Pmax . Điều chỉnh điện dung của tụ điện sao cho tổng điện áp hiệu dụng của cuộn dây và tụ điện có giá trị lớn nhất, công suất tiêu thụ của đoạn mạch khi đó là P, tỷ số P/Pmax bằng 3 3 3 1 A. B. C. D. 2 4 5 2 HD: Khi C = Co, tại thời điểm t = 0,005 s thì uc ở biên dương còn ud có giá trị là nửa biên âm và đang đi xuống nên hai điện áp này lệch pha 2π/3. Suy ra cuộn dây không thuần cảm và luôn lệch pha π/6 so với I. U 2 U M Khi C = Cm thì công suất cực đại là P max R d Thay đổi C ta luôn có công suất của mạch là O β ϕ I U 2 α P cos2  R U N P AB Suy ra cos2  P max U Xét tam giác OMN có: c ON MN OM MN OM sin sin  sin sin sin  3 2ON MN OM MN OM Suy ra 3 sin sin( ) 2sin( )cos 3 6 6 4 Suy ra Ud+ Uc = UAB.sin( )cos 3 6 6 o o Suy ra ( Ud + Uc)max khi α = 60 . từ giản đồ suy ra lúc này φ =30 Vậy P/ Pmax = cos230o = 3/4