Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Vật Lý - Trường THPT Hiệp Thành
Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Vật Lý
-
Hocon247
-
40 câu hỏi
-
90 phút
-
57 lượt thi
-
Dễ
Tham gia [ Hs Hocon247.com ] - Cộng Đồng Luyện Thi Trực Tuyến để được học tập những kiến thức bổ ích từ HocOn247.com
Hệ dao động có tần số riêng là f0, chịu tác dụng của ngoại lực cưỡng bức tuần hoàn có tần số là f. Tần số dao động cưỡng bức của hệ là
Dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của ngoại lực cưỡng bức.
Bộ phận tán sắc trong máy quang phổ thông thường là:
Khi ló ra khỏi ống chuẩn trực, chùm ánh sáng phát ra từ nguồn S sẽ trở thành một chùm song song. Chùm này qua lăng kính sẽ bị phân tách thành nhiều chùm đơn sắc song song, lệch theo các phương khác nhau.
Một con lắc đơn gồm một vật nhỏ khối lượng m, treo ở đầu một sợi dây không dãn, khối lượng không đáng kể, dài \(\ell \). Con lắc đặt tại nơi có gia tốc trọng trường g. Nếu chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng thì thế năng của con lắc đơn ở li độ góc a là
Thế năng, của con lắc đơn: \({{W}_{t}}=mg\ell \left( 1-\cos \alpha \right)\).
Khi nói về lực hạt nhân, câu nào sau đây là không đúng?
Lực hạt nhân là lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân. Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện, nó không phụ thuộc vào điện tích của nuclôn. ® B sai
Quang phổ của một bóng đèn dây tóc khi nóng sáng thì:
Ánh sáng phát ra từ bóng đèn dây tóc là ánh sáng trắng, quang phổ của ánh sáng trắng là quang phổ liên tục, gồm một dải ánh sáng có màu thay đổi một cách liên tục từ đỏ đến tím.
Đối với mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm, cuộn cảm có tác dụng:
Đối với mạch điện xoay chiều chỉ có cuộn cảm, cuộn cảm có tác dụng cản trở dòng điện, dòng điện có tần số càng lớn càng bị cản trở nhiều.
Trong một mạch dao động LC lí tưởng đang có dao động điện từ tự do, hiệu điện thế ở hai đầu bản tụ điện và cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây thuần cảm biến thiên điều hòa theo thời gian
Hiệu điện thế giữa hai bản tụ điện và cường độ dòng điện qua cuộn dây biến thiên điều hòa cùng tần số, vuông pha với nhau.
Một sóng âm truyền từ không khí vào nước thì
Một sóng âm truyền từ không khí vào nước thì tần số sóng luôn không đổi, vận tốc truyền sóng tăng nên bước sóng cũng tăng.
Theo thuyết lượng tử ánh sáng, phát biểu nào dưới đây là sai?
Năng lượng của các phôtôn ánh sáng phụ thuộc vào tần số của ánh sáng.
Tia X không có ứng dụng nào sau đây?
Ứng dụng của tia X:
Tia X dùng để chiếu điện, chụp điện để chẩn đoán xương gãy, mảnh kim loại trong người, chữa bệnh ung thư.
Trong công nghiệp, tia X được dùng để kiểm tra chất lượng các vật đúc, tìm vết nứt, các bọt khí trong các vật bằng kim loại.
Một con lắc lò xo có vật nặng m = 200 g dao động điều hòa với tần số f = 5 Hz. Lấy p2 = 10. Độ cứng của lò xo này là:
Tần số của lò xo: \(f=\frac{\omega }{2\omega }=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{m}}\Leftrightarrow 5=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{0,2}}\)
Độ cứng của lò xo: \(k=200N\text{/}m\).
Công của lực điện trường dịch chuyển một điện tích 1 mC dọc theo chiều một đường sức trong một điện trường đều E = 1000 V/m, trên quãng đường dài 1 m là
Công của lực điện \(A=qEd={{1.10}^{-6}}.1000.1=1mJ\)
Khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên cùng một phương truyền sóng cơ, dao động ngược pha bằng:
Khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dao động ngược pha trên cùng một phương truyền sóng là nửa bước sóng.
Khi từ thông qua một khung dây dẫn có biểu thức: \(\Phi ={{\Phi }_{0}}.\cos \left( \omega t+\frac{\pi }{6} \right)\) thì trong khung dây xuất hiện một suất điện động cảm ứng có biểu thức \(e={{E}_{0}}.\cos \left( \omega t+\varphi \right)\). Biết \({{\Phi }_{0}},{{E}_{0}}\) và \(\omega \) đều là các hằng số dương. Giá trị của \(\varphi \) là
Ta có: \({{\varphi }_{e}}-{{\varphi }_{\Phi }}=\frac{-\pi }{2}\to {{\varphi }_{e}}=\frac{\pi }{6}-\frac{\pi }{2}=-\frac{\pi }{3}rad\).
Dao động của một vật là tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương có phương trình lần lượt là \({{x}_{1}}=6\cos \left( 10t+\frac{\pi }{2} \right)cm\) và \({{x}_{2}}=8\cos \left( 10t+\frac{\pi }{6} \right)cm\) (t tính bằng s). Tốc độ cực đại của vật là
Biên độ của dao động tổng hợp:
\(A=\sqrt{A_{1}^{2}+A_{2}^{2}+2{{A}_{1}}{{A}_{2}}\cos \Delta \varphi }=\sqrt{{{6}^{2}}+{{8}^{2}}+2.6.8.\cos \left( \frac{\pi }{6}-\frac{\pi }{2} \right)}=\sqrt{148}cm\).
Tốc độ cực đại: \({{v}_{0}}=\omega A=10.\sqrt{148}=122\left( cm\text{/}s \right)=1.22\left( m\text{/}s \right)\).
Đặt một điện áp xoay chiều \(u=200\sqrt{2}\cos 100\pi t\left( V \right)\) vào hai đầu một đoạn mạch gồm điện trở thuần 100W, cuộn cảm thuần và tụ điện mắc nối tiếp. Điện áp ở hai đầu tụ điện là \({{u}_{c}}=100\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t-\frac{\pi }{2} \right)V\). Công suất tiêu thụ điện của đoạn mạch là
\({{u}_{C}}\) chậm pha hơn u một góc \(\frac{\pi }{2}\) => i cùng pha với u.
=> Mạch có cộng hưởng điện \(\Rightarrow P={{P}_{\max }}=\frac{{{U}^{2}}}{R}=\frac{{{200}^{2}}}{100}=400W\).
Ban đầu có một mẫu chất phóng xạ nguyên chất. Sau thời gian ba năm có 87,5% số hạt nhân của chất phóng xạ bị phân rã thành chất khác. Chu kì bán rã của chất phóng xạ này là
Số hạt nhân bị phân rã sau 3 năm là:
\(N={{N}_{0}}.\left( 1-{{2}^{-\frac{t}{T}}} \right)\Rightarrow 0,875{{N}_{0}}={{N}_{0}}.\left( 1-{{2}^{-\frac{3}{T}}} \right)\)
\(\Rightarrow \left( 1-{{2}^{-\frac{3}{T}}} \right)=0,875\Rightarrow {{2}^{-\frac{3}{T}}}=0,125\Rightarrow T=1\) (năm).
Hai con lắc đơn (vật nặng khối lượng m, dây treo dài 1 m) dao động điều hòa dưới tác dụng của ngoại lực \(F={{F}_{0}}\cos \left( 2\pi ft+\frac{\pi }{2} \right)N\). Lấy g = p2 =10m/s2. Nếu tần số f của ngoại lực thay đổi từ 0,2 Hz đến 2 Hz thì biên độ dao động của con lắc
Tần số dao động riêng của con lắc đơn: \(f=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{g}{\ell }}=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{{{\pi }^{2}}}{1}}=0,5Hz\)
Như vậy khi tần số ngoại lực tăng từ 0,2 Hz đến 2 Hz thì:
Từ 0,2 Hz đến 0,5 Hz thì biên độ dao động tăng.
Từ 0,5 Hz đến 2 Hz thì biên độ giảm.
Vậy biên độ sẽ tăng rồi giảm khi tần số ngoại lực tăng từ 0,2 Hz đến 2 Hz.
Một tụ điện có điện dung 2000 pF mắc vào hai cực của nguồn điện hiệu điện thế 5000 V. Điện tích của tụ điện có giá trị là
Điện tích của tụ: \(q=CU=10\text{ }\mu C\).
Sóng dừng trên dây dài 1 m với vật cản cố định, tần số f = 80Hz. Tốc độ truyền sóng là 40 m/s. Cho các điểm M1, M2, M3, M4 trên dây và lần lượt cách vật cản cố định là 20 cm; 37,5 cm; 70 cm; 80 cm. Điều nào sau đây mô tả không đúng trạng thái dao động của các điểm?
Bước sóng \(\lambda =\frac{v}{f}=0,5\left( m \right)=50\left( cm \right)\).
Ta có sóng dừng trên dây:
Điểm M1 nằm trên bó 1, điểm M4 nằm trên bó 4 nên chúng dao động ngược pha => A đúng.
Điểm M2 nằm trên bó 2 và M4 nằm trên bó 4 nên chúng dao động cùng pha => B đúng.
Điểm M2 và M3 nằm trên hai bó liền kề nên dao động ngược pha nhau => C đúng.
Điểm M2 nằm đúng tại bụng nên biên độ lớn nhất => D sai.
Khi sóng cơ và sóng điện từ truyền từ nước ra không khí, phát biểu nào sau đây là đúng?
Bước sóng của sóng cơ
Ta có: \(f=\frac{v}{\lambda }\) ⇒ v tỉ lệ thuận với l.
Lại có: \({{v}_{n}}>{{v}_{k}}\Rightarrow {{\lambda }_{n}}>{{\lambda }_{k}}\) ⇒ Bước sóng của sóng cơ giảm.
Do: \({{v}_{n}}<{{v}_{k}}\Rightarrow {{\lambda }_{n}}<{{\lambda }_{k}}\) ⇒ Bước sóng điện từ tăng.
Mắt của một người có thể nhìn rõ những vật đặt cách mắt trong khoảng từ 50cm đến vô cực. Người này dùng kính lúp có độ tụ D = +20dp để quan sát các vật nhỏ. Mắt đặt sát kính. Để quan sát rõ nét ảnh của vật qua kính lúp thì vật phải đặt cách kính một đoạn d thỏa mãn điều kiện nào sau đây?
Vật ở gần kính nhất cho ảnh ảo ở \({{C}_{c}}\), ta có:
\(\frac{1}{{{d}_{1}}}+\frac{1}{-O{{C}_{C}}}=\frac{1}{f}\Leftrightarrow \frac{1}{{{d}_{1}}}+\frac{1}{-0,5}=20\Rightarrow {{d}_{1}}=\frac{1}{22}m=4,55cm\).
Vật xa kính nhất cho ảnh ảo ở \({{C}_{v}}\), ta có:
\(\frac{1}{{{d}_{2}}}+\frac{1}{-O{{C}_{v}}}=\frac{1}{f}\Leftrightarrow \frac{1}{{{d}_{2}}}+\frac{1}{-\infty }=20\Rightarrow {{d}_{2}}=\frac{1}{20}m=5cm\).
Vật vậy nằm trong khoảng tử 4,55cm đến 5cm
\(\Rightarrow 4,55cm\le d\le 5cm\).
Đặt một điện áp \(u={{U}_{0}}\cos \left( 100\pi t+\pi \right)V\) vào hai đầu đoạn mạch RLC không phân nhánh thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu điện trở, hai đầu cuộn dây thuần cảm và giữa hai bản tụ điện có giá trị lần lượt là 60 V, 100 V và 40 V. Giá trị của U0 bằng:
Điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch:
\(U=\sqrt{U_{R}^{2}+{{\left( {{U}_{L}}-{{U}_{C}} \right)}^{2}}}=\sqrt{{{60}^{2}}+{{\left( 100-40 \right)}^{2}}}=60\sqrt{2}\text{ }V\).
Điện áp cực đại ở hai đầu đoạn mạch: \({{U}_{0}}=U\sqrt{2}=120V\).
Trên màn quan sát các vân giao thoa, ta thấy cứ 4 vân sáng liên tiếp thì cách nhau 4 mm. M và N là hai điểm trên màn nằm cùng một phía đối với vân sáng trung tâm và cách vân trung tâm lần lượt là 3 mm và 9 mm. Số vân tối quan sát được từ M đến N là:
Khoảng cách giữa 4 vân sáng liên tiếp là \(3i\Rightarrow 3i=4mm\Rightarrow i=\frac{4}{3}mm\).
Số vân tối quan sát được trong khoảng từ M đến N là số giá trị k thỏa mãn:
\({{x}_{M}}\le \left( k+\frac{1}{2} \right)i\le {{x}_{N}}\Leftrightarrow 3\le \left( k+\frac{1}{2} \right).\frac{4}{3}\le 9\Leftrightarrow 1,75\le k\le 6,25\Rightarrow k=2,3,...,6\)
=> Có 5 giá trị k thỏa mãn. Vậy trong khoảng từ M đến N có 5 vân tối.
Các mức năng lượng trong nguyên tử hiđrô được xác định theo công thức \(E=-\frac{13,6}{{{n}^{2}}}eV\). Từ trạng thái cơ bản, nguyên tử hiđrô được kích thích để động năng của êlectron giảm đi 4 lần. Bước sóng dài nhất mà nguyên tử này phát ra là
Ta có động năng: \({{W}_{}}=\frac{1}{2}m{{v}^{2}}\)
Động năng giảm 4 lần => Vận tốc của nguyên tử giảm 2 lần
Ta có: \({{F}_{}}={{F}_{ht}}\Leftrightarrow k\frac{{{e}^{2}}}{{{r}^{2}}}=m\frac{{{v}^{2}}}{r}\Rightarrow {{v}^{2}}=k\frac{{{e}^{2}}}{m}\frac{1}{r}\)
v gảm 2 lần => r tăng 4 lần
Mà: \({{r}_{n}}={{n}^{2}}{{r}_{0}}\) => n tăng 2 lần hay nói cách khác, nguyên tử chuyển động từ quỹ đạo K lên quỹ đạo L
Ta có: \(\varepsilon ={{E}_{L}}={{E}_{K}}=-\frac{13,6}{{{2}^{2}}}-\left( \frac{13,6}{{{1}^{2}}} \right)=10,2eV\)
Mà \(\varepsilon =\frac{hc}{\lambda }\Rightarrow \lambda =1,{{2178.10}^{-7}}m\).
Cho mạch điện có sơ đồ như hình vẽ: E = 8V, r = 1,0W; R1 = 12W; R2 = 6W. Bỏ qua điện trở của ampe kế và dây nối. Số chỉ của ampe kế là \(0,33\approx \frac{1}{3}A\). Nhiệt lượng tỏa ra trên R3 trong 10 phút là
Ta có: \({{I}_{A}}={{I}_{1}}=\frac{1}{3}A\Rightarrow {{U}_{1}}={{I}_{1}}{{R}_{1}}=\frac{1}{3}.12=4V\)
Lại có: \({{U}_{12}}={{U}_{1}}={{U}_{2}}\)
\({{I}_{12}}=I=\frac{{{U}_{12}}}{{{R}_{12}}}{{R}_{12}}=\frac{{{R}_{1}}{{R}_{2}}}{{{R}_{1}}+{{R}_{2}}}=4\Omega \Rightarrow I=\frac{4}{4}=1A\)
Mặt khác: \(I=\frac{E}{{{R}_{N}}+r}\Leftrightarrow 1=\frac{8}{{{R}_{N}}+1}\Rightarrow {{R}_{N}}=7\Omega \)
Điện trở mạch ngoài:
\({{R}_{N}}=\frac{{{R}_{1}}+{{R}_{2}}}{{{R}_{1}}+{{R}_{2}}}+{{R}_{3}}=7\Omega \Rightarrow {{R}_{3}}=3\Omega \)
Nhiệt lượng tỏa ra trên \({{R}_{3}}\) trong \(t=10'=600s\) là:
\(Q={{I}^{2}}.{{R}_{3}}t={{1}^{2}}.3.600=1800J=1,8kJ\).
Giới hạn quang dẫn của một chất bán dẫn là 1,88 mm. Lấy \(h=6,{{625.10}^{-34}}J.s,\text{ }c={{3.10}^{8}}m\text{/}s\) và \(1eV=1,{{6.10}^{-19}}J\). Năng lượng cần thiết để giải phóng một êlectron liên kết thành êlectron dẫn (năng lượng kích hoạt) của chất đó là
Năng lượng kích hoạt (là năng lượng cần thiết để giải phóng một êlectron liên kết thành êlectron dẫn):
\({{A}_{0}}\left( eV \right)=\frac{hc}{{{\lambda }_{0}}.1,{{6.10}^{-19}}}=\frac{6,{{625.10}^{-34}}{{.3.10}^{8}}}{1,{{88.10}^{-6}}.1,{{6.10}^{-19}}}\approx 0,6607\left( eV \right)\)
Khối lượng nghỉ của hạt êlectron là \({{m}_{e}}=9,{{1.10}^{-31}}kg\). Biết tốc độ ánh sáng trong chân không là \(c={{3.10}^{8}}m\text{/}s\). Nếu êlectron bứt ra từ một phân rã hạt nhân với tốc độ \(v=1,{{2.10}^{8}}m\text{/}s\) thì khối lượng tương đối tính của hạt là
Khối lượng tương đối tính xác định bởi: \(m=\frac{{{m}_{0}}}{\sqrt{1-\frac{{{v}^{2}}}{{{c}^{2}}}}}\)
Thay số, xác định được: \(m=\frac{9,{{1.10}^{-31}}}{\sqrt{1-\frac{{{\left( 1,{{2.10}^{8}} \right)}^{2}}}{{{\left( {{3.10}^{8}} \right)}^{2}}}}}=9,{{93.10}^{-31}}kg\).
Tại một điểm cách một dây dẫn thẳng dài vô hạn mang dòng điện 5A thì có cảm ứng từ 0,5mT . Nếu cường độ dòng điện trong dây dẫn tăng thêm 15 A thì cảm ứng từ tại điểm đó có giá trị là
Cảm ứng từ tại điểm M trước và sau khi thay đổi cường độ dòng điện là:
\(\left\{ \begin{align} & {{B}_{1}}={{2.10}^{-7}}.\frac{{{I}_{1}}}{r} \\ & {{B}_{2}}={{2.10}^{-7}}.\frac{{{I}_{2}}}{r} \\ \end{align} \right.\)
\(\Rightarrow \frac{{{B}_{2}}}{{{B}_{1}}}=\frac{{{I}_{2}}}{{{I}_{1}}}\Rightarrow \frac{{{B}_{2}}}{0,{{5.10}^{-6}}}=\frac{5+15}{5}\Rightarrow {{B}_{2}}={{2.10}^{-6}}\left( T \right)=2\left( \mu T \right)\)
Một con lắc lò xo treo thẳng đứng có độ lớn lực đàn hồi của lò xo biến đổi theo thời gian như hình vẽ bên. Lấy g = 10m/s2, p2 = 10. Cơ năng dao động của vật bằng
Lực đàn hồi của lò xo đạt cực đại ở biên dưới nên khoảng thời gian liên tiếp giữa hai lần lực đàn hồi cực đại là chu kì T. Từ đồ thị ta thấy T = 0,6 s.
Lực đàn hồi bằng 0 khi đi qua vị trí lò xo không biến dạng.
Từ đồ thị ta thấy khoảng thời gian giữa 2 lần lực đàn hồi có độ lớn bằng 0 là:
\(\Delta t=0,4-0,2=0,2\left( s \right)=\frac{T}{3}\)
Góc quét tương ứng là: \(\Delta \varphi =\omega .\Delta t=\frac{2\pi }{T}.\frac{T}{3}=\frac{2\pi }{3}\)
Ta có vòng tròn lượng giác:
Từ vòng tròn lượng giác, ta có: \(\Delta {{\ell }_{0}}=A\cos \frac{\pi }{3}=\frac{A}{2}\)
Chu kì của con lắc là: \(T=2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}=2\sqrt{\frac{\Delta {{\ell }_{0}}}{g}}=0,6\left( s \right)\)
\(\Rightarrow 2\pi \sqrt{\frac{A}{2g}}=0,6\Rightarrow 2\sqrt{10}.\sqrt{\frac{A}{2.10}}=0,6\Rightarrow A=0,18\left( m \right)\)
Độ lớn lực đàn hồi cực đại là: \({{F}_{h\max }}=k\left( A+\Delta {{\ell }_{0}} \right)=k.\frac{3A}{2}\Rightarrow k.\frac{3.0,18}{2}=9\Rightarrow k=\frac{100}{3}\left( N\text{/}m \right)\)
Cơ năng của vật là: \(\text{W}=\frac{1}{2}k{{A}^{2}}=\frac{1}{2}.\frac{100}{3}.0,{{18}^{2}}=0,54\left( J \right)\).
Mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần mắc nối tiếp với cuộn dây. Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều \(u={{U}_{0}}\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t \right)\left( V \right)\). Điện áp hiệu dụng ở hai đầu cuộn dây là 60 V. Dòng điện trong mạcch lệcch pha \(\frac{\pi }{6}\) so với điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và lệch pha \(\frac{\pi }{3}\) so với điện áp giữa hai đầu cuộn dây. Điện áp hiệu dụng ở hai đầu đoạn mạch có giá trị bằng
Dòng điện lệch pha \(\frac{\pi }{3}\) so với điện áp giữa hai đầu cuộn dây chứng tỏ cuộn dây có điện trở r.
Biểu diễn vectơ các điện áp như hình vẽ.
Từ hình vẽ, ta có: \(\widehat{OAB}=\frac{\pi }{3}-\frac{\pi }{6}=\frac{\pi }{6}\Rightarrow \Delta OAB\) cân tại B
\(\Rightarrow {{U}_{R}}={{U}_{d}}\)
Vậy điện áp hiệu dụng giữa hai đầu mạch: \(u=2{{U}_{d}}\cos 30{}^\circ =60\sqrt{3}V\).
Cho nguồn laze phát ra chùm bức xạ có bước sóng 0,45 mm với công suất 1,2W. Trong mỗi giây, số phôtôn do chùm sáng này phát ra là
\(P={{N}_{\overset{o}{\mathop{a}}\,}}\varepsilon ={{N}_{\varepsilon }}\frac{hc}{\lambda }\to {{N}_{\varepsilon }}=\frac{P.\lambda }{hc}\) thay số tính được \({{N}_{\varepsilon }}=2,{{72.10}^{18}}\) phôtôn/s.
Biểu thức điện tích của tụ trong một mạch dao động có dạng \(q={{Q}_{0}}\sin \left( 2\pi {{.10}^{6}}t \right)\left( C \right)\). Thời điểm năng lượng từ trường bằng năng lượng điện trường đầu tiên là:
Chu kì của mạch dao động LC: \(T=\frac{2\pi }{\omega }={{10}^{-6}}s\).
Tại thời điểm t = 0, điện tích trên tụ \(q={{Q}_{0}}\sin 0=0\).
Tại thời điểm điện trường bằng từ trường có:
\({{W}_{L}}={{W}_{c}}\Rightarrow {{\text{W}}_{c}}=\frac{1}{2}\text{W}\Rightarrow \frac{1}{2}\frac{1}{2}\frac{Q_{0}^{2}}{C}\Rightarrow q=\pm \frac{{{Q}_{0}}}{\sqrt{2}}\).
Vậy thời điểm năng lượng từ bằng năng lượng điện đầu tiên là: \(\Delta t={{t}_{0\to \frac{{{Q}_{o}}}{\sqrt{2}}}}=\frac{T}{8}=1,{{25.10}^{-7}}s\).
Giới hạn quang điện của một kim loại là 0,30 mm. Công thoát của êlectron khỏi kim loại này là
Ta có: \(A=\frac{hc}{\lambda }=66,{{25.10}^{-20}}J\).
Trên sợi dây căng ngang, hai đầu cố định có sóng dừng với tần số dao động là 5 Hz. Biên độ của điểm bụng là 2 cm. Ta thấy khoảng cách giữa hai điểm trong một bó sóng có cùng biên độ 1 cm là 10 cm. Tốc độ truyền sóng trên dây là:
Điểm có biên độ 1 cm cách bụng gần nhất một khoảng x thỏa mãn:
\(A={{A}_{0}}\left| \cos \left( \frac{2\pi x}{\lambda } \right) \right|\)
\(\Rightarrow 1=2\left| \cos \left( \frac{2\pi x}{\lambda } \right) \right|\Rightarrow x=\frac{\lambda }{6}\)
Vậy khoảng cách giữa hai điểm có cùng biên độ 1cm là:
\(d=2x=\frac{\lambda }{3}\Rightarrow 10=\frac{\lambda }{3}\Rightarrow \lambda =30cm\).
Vậy tốc độ truyền sóng trên dây là: \(v=\lambda .f=150cm\text{/}s=1,5m\text{/}s\).
Đặt điện áp \(u=200\cos \left( 100\pi t \right)\)(u tính bằng V, t tính bằng s) vào hai đầu đoạn mạch AB. Biết ở thời điểm t, điện áp tức thời giữa hai đầu AB có giá trị 200 V, ở thời điểm \(t+\frac{1}{600}s\), cường độ dòng điện tức thời qua đoạn mạch bằng không và đang giảm. Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch và cường độ dòng điện trong mạch lệch nhau một góc là:
Tại thời điểm \({t}'=t+\frac{1}{600}s\) dòng điện đang bằng 0 và giảm.
⇒ Thời điểm t ứng với góc lùi \(\Delta \varphi =\omega \Delta t=100\pi \frac{1}{600}=\frac{\pi }{6}rad\).
⇒ Biểu diễn tương ứng trên đường tròn ⇒ pha của dòng điện tại thời điểm t là \({{\left( {{\varphi }_{i}} \right)}_{t}}=\frac{\pi }{3}\).
Tại thời điểm t: \(u={{U}_{0}}=200V\) ⇒ pha của điện áp tại thời điểm t là \({{\left( {{\varphi }_{u}} \right)}_{t}}=0\).
\(\to \Delta \varphi ={{\left( \Delta {{\varphi }_{u}} \right)}_{t}}-{{\left( \Delta {{\varphi }_{i}} \right)}_{t}}=0-\frac{\pi }{3}=-\frac{\pi }{3}\).
Hai điểm sáng cùng dao động điều hoà trên trục Ox nằm ngang với phương trình dao động lần lượt là: \({{x}_{1}}=4\cos \left( 5\pi t \right)cm\); \({{x}_{2}}=4\sqrt{3}\cos \left( 5\pi t+\frac{\pi }{6} \right)cm\). Kể từ thời điểm ban đầu, tại thời điểm lần đầu tiên hai điểm sáng cách xa nhau nhất, tỉ số vận tốc của điểm sáng thứ nhất so với chất điểm thứ 2 là:
Phương trình vận tốc của hai chất điểm:
\(\left\{ \begin{align} & {{v}_{1}}=20\pi \cos \left( 5\pi t+\frac{\pi }{2} \right) \\ & {{v}_{1}}=20\pi \sqrt{3}\cos \left( 5\pi t+\frac{\pi }{6}+\frac{\pi }{2} \right)=20\pi \sqrt{3}\cos \left( 5\pi t+\frac{2\pi }{3} \right) \\ \end{align} \right.\)
Ta có: \(d={{x}_{1}}-{{x}_{2}}=A\cos \left( \omega t+\varphi \right)\)
Với: \(\tan \varphi =\frac{4\sin 0-4\sqrt{3}\sin \frac{\pi }{6}}{4\cos 0-4\sqrt{3}\cos \frac{\pi }{6}}=\sqrt{3}\Rightarrow \varphi =\frac{\pi }{3}\Rightarrow d=A\cos \left( 5\pi t+\frac{\pi }{3} \right)\Rightarrow {{d}_{\max }}=A\Leftrightarrow d=\pm A\)
Thời điểm đầu tiên t hai điểm sáng cách xa nhau nhất được biểu diễn trên đường tròn lượng giác:
Góc quét được: \(\alpha =\frac{\pi }{6}+\frac{\pi }{2}=\frac{2\pi }{3}\Rightarrow t=\frac{\alpha }{\omega }=\frac{\frac{2\pi }{3}}{5\pi }=\frac{2}{25}s\).
Tại \(t=\frac{2}{15}s\) tỉ số vận tốc của chất điểm 1 so với chất điểm 2:
\(\frac{{{v}_{1}}}{{{v}_{2}}}=\frac{20\pi \cos \left( 5\pi .\frac{2}{15}+\frac{\pi }{2} \right)}{20\pi \sqrt{3}\cos \left( 5\pi .\frac{2}{15}+\frac{2\pi }{3} \right)}=\frac{-\frac{\sqrt{3}}{2}}{-\frac{\sqrt{3}}{2}}=1\).
Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 2 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2 m. Nguồn sáng phát ra đồng thời hai bức xạ có bước sóng l1 = 0,5mm và l2 = 0,4mm . Hai điểm M, N trên màn, ở cùng một phía đối với vân sáng trung tâm, lần lượt cách vân sáng trung tâm một khoảng 5,5 mm và 35,5 mm. Trên đoạn MN có bao nhiêu vị trí mà tại đó vân tối của bức xạ l2 trùng với vân sáng của bức xạ l1?
Vị trí vân sáng thỏa mãn điều kiện: \({{x}_{s}}={{k}_{1}}{{i}_{1}}\)
Vị trí vân tối thỏa mãn điều kiện: \({{x}_{t}}=\left( {{k}_{2}}+\frac{1}{2} \right){{i}_{2}}\).
Vì vân sáng trùng với vị trí vân tối nên ta có: \(\frac{2{{k}_{2}}+1}{{{k}_{1}}}=\frac{2{{i}_{1}}}{{{i}_{2}}}=\frac{2{{\lambda }_{1}}}{{{\lambda }_{2}}}=\frac{c}{b}=\frac{5}{2}\).
Vị trí vân trùng: \({{x}_{\equiv }}=b\left( 2k+1 \right){{i}_{1}}=2\left( 2k+1 \right)0,5.\frac{2}{2}=\left( 2k+1 \right)\).
Số vân trùng nhau trong đoạn MN thỏa mãn điều kiện:
\({{x}_{M}}\le {{x}_{\equiv }}\le {{x}_{N}}\Leftrightarrow 5,5\le \left( 2k+1 \right)\le 35,5\Rightarrow 2,25\le k\le 17,25\)
\(\Rightarrow k=3,4,...,16,17\).
=> có 15 giá trị k thỏa mãn.
Vậy trên đoạn MN có 15 vị trí mà tại đó vân tối của bức xạ \({{\lambda }_{2}}\) trùng với vân sáng của bức xạ \({{\lambda }_{1}}\).
Trên bề chất lỏng có hai nguồn phát sóng kết hợp S1 và S2 cách nhau 30 cm. Hai nguồn này dao động theo phương thẳng đứng với phương trình lần lượt là \({{u}_{1}}=3\cos 20\pi t\left( mm \right)\) và \({{u}_{2}}=4\cos \left( 20\pi t+\pi \right)\left( mm \right)\). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng bằng 60 cm/s. M là một điểm trên mặt chất lỏng thuộc đường tròn tâm S1 bán kính S1S2 sao cho phần tử chất lỏng tại M dao động với biên độ cực đại. Khoảng cách gần nhất từ M tới S2 là
Bước sóng \(\lambda =\frac{v}{f}=6cm\).
Điều kiện để một điểm M bất kì có biên độ cực đại với hai nguồn ngược pha: \({{d}_{2}}-{{d}_{1}}=\left( n+\frac{1}{2} \right)\lambda =6n+3\).
Số điểm dao động với biên độ cực đại trong đoạn\({{S}_{1}}{{S}_{2}}\) bằng số giá trị n nguyên, thỏa mãn: \(-30<6n+3<30\Rightarrow -5,5<n<4,5\).
M thuộc đường tròn, gần \({{S}_{2}}\) nhất M nằm trên cực đại với \(n=-5\).
\(\Rightarrow {{d}_{2\min }}-{{d}_{1}}=6n+3\Leftrightarrow {{d}_{2\min }}-30=6.\left( -5 \right)+3\Rightarrow {{d}_{2\min }}=3cm\).
Đặt điện áp \(u=U\sqrt{2}\cos 2\pi ft\) (U không đổi, f thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch AB nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm thuần L và tụ điện C. Khi f = 25 Hz thì u sớm pha hơn \({{u}_{C}}\) là 60°. Hình vẽ bên là đồ thị phụ thuộc f của công suất mạch tiêu thụ. Giá trị P3 gần giá trị nào nhất sau đây?
Từ đồ thị ta thấy 2 ô ứng với tần số 25Hz suy ra 1 ô ứng với tần số 12,5 Hz.
Với \({{f}_{1}}=25\text{ }Hz\) và \({{f}_{2}}=75\text{ }Hz\), công suất tiêu thụ trên mạch có cùng giá trị:
\({{P}_{1}}={{P}_{2}}\Rightarrow \frac{{{U}^{2}}R}{{{R}^{2}}+{{\left( {{Z}_{{{L}_{1}}}}-{{Z}_{{{C}_{1}}}} \right)}^{2}}}=\frac{{{U}^{2}}R}{{{R}^{2}}+{{\left( {{Z}_{{{L}_{2}}}}-{{Z}_{{{C}_{2}}}} \right)}^{2}}}\)
\(\Rightarrow {{\left( {{Z}_{{{L}_{1}}}}-{{Z}_{{{C}_{1}}}} \right)}^{2}}={{\left( {{Z}_{{{L}_{2}}}}-{{Z}_{{{C}_{2}}}} \right)}^{2}}\)
Lại có: \({{f}_{2}}=3{{f}_{1}}\Rightarrow \left\{ \begin{align} & {{Z}_{{{L}_{2}}}}=3{{Z}_{{{L}_{1}}}} \\ & {{Z}_{{{C}_{2}}}}=\frac{1}{3}{{Z}_{{{C}_{1}}}} \\ \end{align} \right.\)
\(\Rightarrow {{\left( {{Z}_{{{L}_{1}}}}-{{Z}_{{{C}_{1}}}} \right)}^{2}}={{\left( 3{{Z}_{{{L}_{1}}}}-\frac{1}{3}{{Z}_{{{C}_{1}}}} \right)}^{2}}\)
\(\Rightarrow \left( \begin{align} & {{Z}_{{{L}_{1}}}}-{{Z}_{{{C}_{1}}}}=3{{Z}_{{{L}_{1}}}}-\frac{1}{3}{{Z}_{{{C}_{1}}}}\Rightarrow -2{{Z}_{{{L}_{1}}}}=\frac{2}{3}{{Z}_{{{C}_{1}}}} \\ & {{Z}_{{{L}_{1}}}}-{{Z}_{{{C}_{1}}}}=-3{{Z}_{{{L}_{1}}}}+\frac{1}{3}{{Z}_{{{C}_{1}}}}\Rightarrow 4{{Z}_{{{L}_{1}}}}=\frac{4}{3}{{Z}_{{{C}_{1}}}}\Rightarrow {{Z}_{{{C}_{1}}}}=3{{Z}_{{{L}_{1}}}}=3m \\ \end{align} \right.\)
Khi tần số \({{f}_{1}}=25\text{ }Hz\), độ lệch pha giữa cường độ dòng điện và điện áp giữa hai đầu đoạn mạch là:
\(\varphi =\frac{\pi }{2}-\frac{\pi }{3}=\frac{\pi }{6}\Rightarrow \cos \frac{\pi }{6}=\frac{R}{\sqrt{{{R}^{2}}+{{\left( m-3m \right)}^{2}}}}\)
\(\Rightarrow \frac{\sqrt{3}}{2}=\frac{R}{\sqrt{{{R}^{2}}+4{{m}^{2}}}}\Rightarrow 3{{R}^{2}}+12{{m}^{2}}=4{{R}^{2}}\Rightarrow R=2\sqrt{3}m\)
Khi tần số
\({{f}_{3}}=12,5\left( Hz \right)=0,5{{f}_{1}}\Rightarrow \left\{ \begin{align} & {{Z}_{{{L}_{3}}}}=0,5{{Z}_{{{L}_{1}}}}=0,5m \\ & {{Z}_{{{C}_{3}}}}=2{{Z}_{{{C}_{1}}}}=6m \\ \end{align} \right.\)
Công suất tiêu thụ trên mạch là:
\(\left\{ \begin{align} & {{P}_{3}}=\frac{{{U}^{2}}.2\sqrt{3}m}{{{\left( 2\sqrt{3}m \right)}^{2}}+{{\left( 0,5m-6m \right)}^{2}}}=\frac{{{U}^{2}}.2\sqrt{3}m}{42,25{{m}^{2}}} \\ & {{P}_{1}}=\frac{{{U}^{2}}.2\sqrt{3}m}{{{\left( 2\sqrt{3}m \right)}^{2}}+4{{m}^{2}}}=\frac{{{U}^{2}}.2\sqrt{3}m}{16{{m}^{2}}}=50 \\ \end{align} \right.\)
\(\Rightarrow \frac{{{P}_{3}}}{{{P}_{1}}}=\frac{16{{m}^{2}}}{42,25{{m}^{2}}}=\frac{16}{42,25}\Rightarrow {{P}_{3}}=\frac{16}{42,25}{{P}_{1}}=18,93\left( \text{W} \right)\).