Đề thi thử tốt nghiệp THPT QG môn Vật Lý năm 2020 - Trường THPT Phan Châu Trinh
Đề thi thử tốt nghiệp THPT QG môn Vật Lý năm 2020
-
Hocon247
-
40 câu hỏi
-
90 phút
-
342 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
Bản chất lực tương tác giữa các nuclôn trong hạt nhân là
Lực hạt nhân là lực hút giữa các nuclôn và đó là lực tương tác mạnh
Trong mạch LC lý tưởng, biểu thức điện tích của tụ điện theo thời gian là \(q=Q_0cos(\omega t)\). Biểu thức của cường độ dòng điện trong mạch sẽ là \(i=I_0cos(\omega t+\varphi )\) với:
Trong mạch dao động lý tưởng cường độ dòng điện trong mạch sớm pha \(\pi /2\) so với điện tích trên tụ điện:
\({\varphi _i} = {\varphi _q} + \frac{\pi }{2} = 0 + \frac{\pi }{2} = \frac{\pi }{2}\)
Một chất điểm dao động điều hòa theo phương trình \(x=10cos(15t+\pi)(cm)\) (trong đó x tính bằng cm; t tính bằng giây). Chất điểm dao động với tần số góc là:
Chất điểm dao động với tần số góc là: \(\omega =15 (rad/s)\)
Chu kỳ dao động điều hoà của một con lắc đơn có chiều dài dây treo ℓ tại nơi có gia tốc trọng trường g là:
Chu kỳ dao động của con lắc đơn: \( T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} \)
Gọi h là hằng số Planck, c là vận tốc của ánh sáng trong chân không. Trong chân không ánh sáng đơn sắc có bước sóng \(\lambda\) thì mỗi photon của ánh sáng đó mang năng lượng:
Theo thuyết lượng tử ánh sáng thì mỗi ánh sáng đơn sắc có bước sóng \(\lambda\) thì photon của ánh sáng đó mang năng
lượng: \(
\varepsilon = \frac{{hc}}{\lambda }\)
Khi nói về sóng cơ, phát biểu nào dưới đây là sai?
Khi sóng truyền đi các phần tử vật chất nơi có sóng truyền qua dao động tại chỗ.
Biết giới hạn quang điện của Natri là 0,5µm. Khi chiếu đủ lâu một chùm tia tử ngoại vào tấm Na tích điện âm đặt trong chân không thì:
+ Do tia tử ngoại có λ < λ0Na nên xảy ra hiện tượng quang điện ngoài.
⇒ tấm Na mất dần electron và sau đó tích điện dương.
Quang phổ liên tục do một vật rắn bị nung nóng phát ra
Quang phổ liên tục do một vật rắn bị nung nóng phát ra chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật đó
Khi nói về sóng điện từ, phát biểu nào dưới đây là sai?
Trong quá trình lan truyền sóng điện từ, tại hai điểm khác nhau trên cùng một phương truyền sóng dao động của điện trường và từ trường có thể cùng pha, ngược pha, vuông pha, hoặc có thể lệch pha nhau một góc bất kì.
Sóng dừng trên dây có một đầu cố định một đầu tự do, trên dây có 10 bó nguyên, số nút trên dây sẽ là
+ Số nút luôn bằng k+1 (k là số bó) → 11 nút.
Trong sơ đồ ở hình vẽ bên: R là quang trở; AS là ánh sáng kích thích; A là ampe kế; V là vôn kế, bộ nguồn gồm mỗi nguồn có suất điện động và điện trở trong không đổi. Số chỉ của ampe kế và vôn kế sẽ thay đổi thế nào nếu tắt chùm sáng AS?
+ Khi tắt chùm sáng kích thích làm giá trị điện trở R của quang trở tăng lên → cường độ dòng điện trong mạch \(
I = \frac{{{E_b}}}{{R + {r_b}}}\) giẩm đi → số chỉ Ampe kế giảm.
+ Điện áp trên quang trở UR = E - Irbtăng lên → số chỉ Vôn kế tăng.
Đặt điện áp xoay chiều \( u = {U_0}\cos (\omega t)(V)\) (t tính bằng s)vào hai đầu đoạn mạch chỉ có cuộn cảm thuần L thì biểu thức dòng điện qua đoạn mạch là:
+ Biểu thức dòng điện qua đoạn mạch là: \( i = \frac{{{U_0}}}{{\omega L}}\cos (\omega t - \frac{\pi }{2})(A)\)
Máy phát điện xoay chiều một pha có phần cảm gồm p cặp cực ( p cực nam và p cực bắc). Khi máy hoạt động, rô to quay đều với tốc độ n vòng /phút. Suất điện động do máy tạo ra có tần số là:
+ Tần số của suất điện động mà mát phát điện xoay chiều phát ra: \( \frac{pn}{60}\)(n vòng/ phút)
Trong một thí nghiệm khe Young về giao thoa ánh sáng. Hai khe cách nhau 2 mm, hình ảnh giao thoa được hứng trên màn ảnh cách hai khe 2 m. Sử dụng ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ, khoảng cách giữa 11 vân sáng liên tiếp đo được là 5 mm. Bước sóng của ánh sáng đó là:
Ta có: \(10i=5 \to i=0,5 mm\)
⇒ Bước sóng của ánh sáng đó là:
\( \lambda = \frac{{ai}}{D} = \frac{{2.0,5}}{{{{2.10}^3}}} = {0,5.10^{ - 3}}mm = 0,5\mu m\)
Cho chùm ánh sáng đa sắc hẹp, song song gồm 4 thành phần đơn sắc: đỏ, lục, lam, tím. Chiếu chùm ánh sáng đơn sắc này từ không khí vào nước. Thành phần đơn sắc nào có góc lệch của tia khúc xạ so với phương tia tới là lớn nhất?
+ Định luật khúc xạ ánh sáng: \(n_1sini=n_2sinr\)
+ Chiết suất của nước đối với ánh sáng đỏ là nhỏ nhất, và lớn nhất đới với ánh sáng tím. Theo định luật khúc xạ ánh sáng, góc khúc xạ của màu đỏ là lớn nhất và góc khúc xạ màu tím là nhỏ nhất.
Vậy so với phương tia tới, tia màu tím lệch nhiều nhất
Điện năng được truyền từ máy phát đến nơi tiêu thụ bằng các đường dây tải một pha. Biết hiệu suất truyền tải H của hệ thống phụ thuộc vào điện áp hiệu dụng U hai đầu máy phát. Sự phụ thuộc giữa hiệu suất H vào \(1/U^2\) được diễn tả bởi đồ thị nào sau đây?
Ta có: \( H = \frac{{P - \Delta P}}{P} = 1 - \frac{{R.P}}{{{U^2}}} = 1 - RP\frac{1}{{{U^2}}}\)
Một con lắc đơn có chiều dài 30 cm được treo vào trần của một toa xe lửa. Con lắc bị kích động mỗi khi bánh xe của toa gặp chỗ nối của các đoạn ray. Biết khoảng cách giữa hai mối nối ray là 12,5 m và gia tốc trọng trường là 9,8 m/s2. Biên độ của con lắc đơn này lớn nhất khi đoàn tàu chuyển động thẳng đều với tốc độ xấp xỉ bằng
+ Chu kì dao động riêng của con lắc: \( {T_0} = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} = 2\pi \sqrt {\frac{{0,3}}{{9,8}}} = 1,099s\)
+ Thời gian xe chuyển động từ mối nối này đến mối nối kế tiếp là chu kì của lực cưỡng bức do toa xe tác dụng lên con lắc đơn. Để con lắc dao động với biên độ lớn nhất thì:
TCB = T0 = 1,099s.
+ Vậy tốc độ của xe: \( v = \frac{S}{T} = \frac{{12,5}}{{1,099}} = 11,4m/s = 41km/h\)
Khi nói về tia hồng ngoại và tia tử ngoại, phát biểu nào sau đây là sai?
Tia tử ngoại tác dụng làm đen kính ảnh và phát quang nhiều chất nên được sử dùng dò tìm khuyết tật trên bề mặt các sản phẩm kim loại, tia X dùng để dò tìm khuyết tật bên trong các sản phẩm kim loại vì tính đâm xuyên mạnh hơn tia tử ngoại
Một con lắc lò xo gồm viên bi có khối lượng 0,2 kg và lò xo có độ cứng 20 N/m dao động điều hòa với tần số góc
Tần số góc: \( \omega = \sqrt {\frac{k}{m}} = \sqrt {\frac{{20}}{{0,2}}} = 10rad/s\)
Một người mắt không có tật có điểm cực cận cách mắt 20 cm. Người này dùng một kính lúp có tiêu cự 4 cm để quan sát một vật nhỏ. Số bội giác của của kính đối với mắt người này khi ngắm chừng ở vô cực là
+ Số bội giác của của kính đối với mắt người này khi ngắm chừng ở vô cực là: \( {G_\infty } = \frac{D}{f} = \frac{{O{C_C}}}{f} = \frac{{20}}{4} = 5\)
Cường độ điện trường do 3 điện tích gây ra tại một điểm M là E1 , E2 , E3 . Nếu \( \overrightarrow {{E_M}} = \overrightarrow 0 \) thì điều khẳng định nào sau đây chắc chắn sai?
Khi \( \overrightarrow {{E_1}} , \overrightarrow {{E_2}} , \overrightarrow {{E_3}} \) cùng hướng, thì \( {E_M} = {E_1} + {E_2} + {E_3} \ne 0\)
Cho nguồn điện có suất điện động 24 V, điện trở trong 2 Ω mắc với điện trở R thành mạch kín. Cường độ dòng điện đo được trong mạch có giá trị 0,8 A. Tính giá trị điện trở R?
Ta có: Cường độ dòng điện đo được trong mạch có giá trị 0,8A; giá trị điện trở R là: \( I = \frac{\xi }{{R + r}} \to R = \frac{\xi }{I} - r = 28\Omega \)
Một đoạn dây dẫn thẳng dài 100 cm được đặt vuông góc với các đường sức từ trong một từ trựờng đều.Cho biết khi dòng điện chạy qua đoạn dây dẫn có cường độ 4 A, thì đoạn dây dẫn này bị tác dụng một lực từ bằng 0,4 N. Cảm ứng từ của từ trường đều có độ lớn bằng
+ Cảm ứng từ của từ trường đều có độ lớn bằng:
\( B = \frac{F}{{I.l\sin \alpha }} = \frac{{0,4}}{{4.1.\sin {{90}^0}}} = 0,1T\)
Cho phản ứng hạt nhân \({}_0^1n + {}_{92}^{235}U \to {}_{38}^{94}Sr + X + 2.{}_0^1n\). Hạt nhân X có cấu tạo gồm:
+ Áp dụng định luật bảo toàn: số khối A và số proton:
⇒ Z = 92 – 38 = 54 proton
⇒ A = 235+ 1 – 94 – 2 = 140 nuclon
⇒ Số notron: 140 – 54 = 86
Khoảng cách từ một anten đến một vệ tinh địa tĩnh là 36000 km. Lấy tốc độ lan truyền sóng điện từ là 3.108 m/s. Thời gian truyền một tín hiệu sóng vô tuyến từ vệ tinh đến anten bằng
+ Thời gian truyền một tín hiệu sóng vô tuyến từ vệ tinh đến anten là: \( t = \frac{S}{v} = \frac{{{{36000.10}^3}}}{{{{3.10}^8}}} = 0,12s\)
Đặt điện áp\(u=60\sqrt2 cos(\omega t) (V)\) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở thuần R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm Lvà tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Cho biết điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch RL là UR,L= 80 V, điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện là UC=100 V. Hệ số công suất của đoạn mạch R,L bằng:
+ Ta thấy rằng: \( {U^2}_{mach} + {U^2}_{RL} = {U^2}_C \to \overrightarrow {{U_{mach}}} \bot \overrightarrow {{U_{RL}}} \)
+ Ta có: \( {80^2} = {U_L}.100 \to {U_L} = 64V \to {U_R} = \sqrt {{{80}^2} - {{64}^2}} = 48V\)
+ Hệ số công suất của đoạn mạch R,L bằng:
\( \cos {\varphi _{R,L}} = \frac{{48}}{{80}} = 0,6\)
Biết giới hạn quang điện của nhôm là 0,36 µm, công thoát của electron khỏi kim loại nhôm lớn hơn kim loại X là 1,61 lần. Giới hạn quang điện của kim loại X là
+ Công thoát của electron khỏi kim loại: \( A = \frac{{hc}}{{{\lambda _0}}}\)
\( \to \frac{{{A_{Nhom}}}}{{{A_X}}} = \frac{{{\lambda _0}_X}}{{{\lambda _{0N\hom }}}} \Leftrightarrow 1,61 = \frac{{{\lambda _0}_X}}{{0,36}} \to {\lambda _0}_X = 0,58\mu m\)
Cho phản ứng hạt nhân: \( T + D \to \alpha + n\). Biết năng lượng liên kết riêng của hai hạt nhân T và D lần lượt là 2,8230 MeV; 1,1187 MeV và độ hụt khối của hạt nhân. Lây 1u.c2 = 931,5 Mev. Năng lượng mà phản ứng tỏa ra là:
Năng lượng mà phản ứng tỏa ra là:
\( Q = \Delta {E_\alpha } - ({\varepsilon _T}{A_T} + {\varepsilon _D}{A_D}) = \Delta m \times {c^2} - ({\varepsilon _T}{A_T} + {\varepsilon _D}{A_D}) = 0,0305 \times 931,5 - (2,8230 \times 3 - 1,1187 \times 2) = 17,7044MeV\)
Trong nguyên tử hidro, bán kính Bohr là r0 = 5,3. 10-11 m. Bán kính quỹ đạo dừng N là;
Bán kính quỹ đạo dừng N là: \(\left\{ \begin{array}{l} {n_N} = 4\\ r = {n^2}{r_0} \end{array} \right. \to {r_N} = {4^2}{.5,3.10^{ - 11}} = {84,8.10^{ - 11}}m\)
Mạch dao động LC lý tưởng, tụ điện có điện dung là 25 nF. Đồ thị biểu diễn cường độ dòng điện trong mạch theo thời gian như hình vẽ. Lấy \(\pi ^2=10\) Cuộn dây có độ tự cảm là:
Từ đồ thị ta tính được: \( {t_{0,5A \to A \to 0}} = \frac{{5T}}{{12}} = \frac{5}{6}\mu s\)
⇒ Cuộn dây có độ tự cảm là: \( T = 2\mu s = 2\sqrt {LC} \to L = 4\mu H\)
Trên đoạn mạch điện xoay chiều không phân nhánh có bốn điểm theo thứ tự A, M, N và B. Giữa hai điểm A và M chỉ có cuộn cảm thuần, giữa hai điểm M và N chỉ có điện trở thuần, giữa hai điểm N và B chỉ có tụ điện. Điện áp giữa hai điểm A và N là 600 V và điện áp hiệu dụng giũa hai điểm M và B là 800 V. Điện áp tức thời giữa hai điểm AN và trên MB lệch pha nhau 900. Điện áp hiệu dụng trên R là
Vẽ giản đồ vecto:
+ Điện áp hiệu dụng trên R là:
\( \frac{1}{{U_R^2}} = \frac{1}{{U_{AN}^2}} + \frac{1}{{U_{MB}^2}} \to {U_R} = 480(V)\)
Trong bài thực hành khảo sát các định luật dao động của con lắc đơn, học sinh điều chỉnh chiều dài ℓ của con lắc đơn và đo chu kỳ dao động T tương ứng. Vẽ đồ thị biểu thị sự phụ thuộc của T2 vào ℓ trên giấy kẻ ô li, một học sinh thu được một đường thẳng hợp bởi trục hoành một Oℓ một góc \(\alpha\) . Gia tốc rơi tự do g và góc:
Ta có:
\(\begin{array}{l} T = 2\pi \sqrt {\frac{l}{g}} \to \left\{ \begin{array}{l} T_1^2 = \frac{{4{\pi ^2}}}{g}{l_1}\\ T_2^2 = \frac{{4{\pi ^2}}}{g}{l_2} \end{array} \right. \to T_2^2 - T_1^2 = \frac{{4{\pi ^2}}}{g}({l_2} - {l_1})\\ \to g = 4{\pi ^2}\frac{{{l_2} - {l_1}}}{{T_2^2 - T_1^2}} = 4{\pi ^2}\cot \alpha \end{array}\)
Trong thí nghiệm Young về giao thoa với ánh sáng đơn sắc có bước sóng \(\lambda= 0,6 \mu m\) . Biết khoảng cách giữa hai khe là 0,6 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2 m. Trên màn, hai điểm M và N nằm khác phía so với vân trung tâm, cách vân trung tâm lần lượt là 5,9 mm và 9,7 mm. Số vân sáng trong khoảng giữa MN là
+ Khoảng vân: \( i = \frac{{\lambda D}}{a} = \frac{{{{0,6.10}^{ - 3}}{{.2.10}^3}}}{{0,6}} = 2mm\)
+ Vì M và N nằm khác phía so với vân trung tâm, ta có:
\(- {x_M} \le ki \le {x_N} \to - 5,9 \le ki \le 9,7 \to K = \left\{ { - 2; - 1;0;1;2;3;4} \right\}\)
Vậy: Số vân sáng trong khoảng giữa MN là 7
Ba điểm O, A, B cùng nằm trên một nửa đường thẳng xuất phát từ O. Tại O đặt một nguồn điểm phát sóng âm đẳng hướng ra không gian, môi trường không hấp thụ âm. Mức cường độ âm tại A là 60 dB, tại B là 20dB. Mức cường độ âm tại điểm M thuộc đoạn AB với AM = 2BM gần nhất với giá trị nào sau đây?
Ta có: \(\begin{array}{l} {L_A} - {L_B} = 10\log \frac{{{I_A}}}{{{I_B}}} = 10\log {(\frac{{{R_B}}}{{{R_A}}})^2} = 10\log {(\frac{{OB}}{{OA}})^2}\\ \Leftrightarrow 60 - 20 = 10\log {(\frac{{OB}}{{OA}})^2} \Rightarrow OB = 100OA(1) \end{array}\)
Ta có: \(\left\{ \begin{array}{l} AM = OM - OA\\ MB = OB - OM \end{array} \right. \to OM = \frac{{2OB + OA}}{3};(AM = 2MB)\)
Thay (1) vào (2): \( OM = \frac{{201}}{3}OA \to \frac{{OA}}{{OM}} = \frac{3}{{201}}\)
Lại có:
\( {L_M} - {L_A} = 10\log {(\frac{{OA}}{{OM}})^2} \to {L_M} = {L_A} + 10\log {(\frac{{OA}}{{OM}})^2} = {L_M} = 60 + 10\log {(\frac{3}{{201}})^2} = 23,5dB\)
Một vật thực hiện đồng thời hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số. Dao động thứ nhất có đồ thị độ lớn vận tốc\(v_1(cm.s^{-1})\), dao động thứ hai có đồ thị độ lớn gia tốc \(a_2(cm.s^{-2})\) thay đổi theo thời gian t được biểu diễn như hình vẽ bên. Biết tại thời điểm ban đầu (t=0) vận tốc của dao động thứ nhất là cực tiểu, và gia tốc của dao động thứ hai là cực đại. Li độ dao động của vật tại thời điểm t=7,3 s gần nhất với giá trị nào sau đây?
+ Từ đồ thị ta có: \( \frac{T}{2} + \frac{T}{6} = \frac{8}{3}s \to T = 4s \to \omega = \frac{\pi }{2}rad/s\)
+ Đối với dao động thứ nhất:
\( {v_{\max }} = \omega {A_1} = 4\pi (cm/s) \to {A_1} = 8cm\)
+ Tại thời điểm t =0, v1 đạt giá trị cực tiểu → x1 =0 và đang chuyển động theo chiều âm của trục tọa độ → pha ban đầu \( {\varphi _1} = \frac{\pi }{2}rad\)
+ Đối với dao động thứ hai:
\( {a_{\max 2}} = {\omega ^2}{A_2} = 2{\pi ^2}(cm/{s^2}) \to {A_2} = 8cm\)
+ Tại t =o, a2 đạt giá trị cực đại → x2 = -A2 → pha ban đầu \( {\varphi _1} = \pi rad\)
Suy ra phương trình dao động của 2 dao động:
\( {x_1} = 8\cos (\frac{\pi }{2}t + \frac{\pi }{2});{x_2} = 8\cos (\frac{\pi }{2}t + \pi )\)
+ Dao động tổng hợp có dạng:
\( x = {x_1} + {x_2} = 8\sqrt 2 \cos (\frac{\pi }{2}t + \frac{{3\pi }}{4})(cm)\)
+ Li độ dao động của vật tại thời điểm:
\( t = 7,3s \to x = 8\sqrt 2 \cos (\frac{\pi }{2}.7,3 + \frac{{3\pi }}{4}) \approx 3,5cm\)
Hai thành phố A và B cách nhau 120 km. Điện năng được truyền tải từ một máy tăng thế đặt ở thành phố A tới một máy hạ thế ở thành phố B bằng dây truyền tải một pha. Dây được làm bằng đồng, tiết diện tròn, đường kính 1cm, điện trở suất 1,6.10-8 Ω. m. Cường độ dòng điện chạy trên đường dây tải là 40 A, công suất hao phí trên đường dây bằng 10% công suất tiêu thụ ở thành phố B và hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp máy hạ thế ở thành phố B là 200 V. Lấy \(\pi =3,2\) Dòng điện và hiệu điện thế luôn cùng pha, hao phí trong máy biến thế là không đáng kể. Hiệu điện thế ở hai đầu cuộn thứ cấp của thành phố A gần với giá trị nào sau đây?
+ Điện trở của dây dẫn 1 pha:
\( R = \rho \frac{{2l}}{S} = \rho \frac{{2l.4}}{{\pi {d^2}}} = {1,6.10^{ - 8}}.\rho \frac{{{{2.120.10}^3}.4}}{{3,2.{{({{10}^{ - 2}})}^2}}} = 48\Omega \)
+ Công suất hao phí trên đường dây: \(\Delta P =I^2R =76,8kW\)
+ Công suất tiêu thụ ở Tp B là: \( {P_B} = \frac{{\Delta P}}{{0,1}} = 768k{\rm{W}}\)
+ Vì máy biến thế có hao phí không đáng kể nên:
\(P_B=U_{1B}I_{1B}\) → hiệu điện thế hai đầu cuộn sơ cấp máy biến
thế B: \(U_{1B}=19,2kV\) với \(I_{1B}=I=40A\)
+ Hiệu điện thế hai đầu cuộn thứ cấp máy biến áp ở thành phố A là:
\( {{\rm{U}}_{2A}} = {U_{1B}} + \Delta U = {U_{1B}} + {I_{1B}}.R = 19200 + 1920 = 21120V = 21,12kV\)
Ở mặt chất lỏng, tại hai điểm A và B có hai nguồn dao động cùng pha theo phương thẳng đứng phát ra hai sóng kết hợp có bước sóng \(\lambda\) . Biết \(AB=8\sqrt2 \lambda\) . C là một điểm trên mặt nước sao cho \(\Delta ABC\) vuông cân tại B . Trên AC số điểm dao động với biên độ cực đại, cùng pha với nguồn là
+ Để đơn giản, ta chọn \(\lambda =1\)
+ M là một điểm trên AC, để M cực đại thì: \(\left\{ \begin{array}{l} AM = a\\ BM = b \end{array} \right.\) (với a, b là các số nguyên)
+ Từ hình vẽ, ta có:
\(\begin{array}{l} 0 \le AM \le AC \to 0 \le a \le 16\\ BM = \sqrt {A{M^2} + A{B^2} - 2AM.AB.\cos ({{45}^0})} = \sqrt {{a^2} + {{(8\sqrt 2 )}^2} - 2.a.(8\sqrt 2 ).\cos ({{45}^0})} = \sqrt {{a^2} - 16a + 128} \end{array}\)
+ Lập bảng, chọn trường hợp b là số nguyên: (b=BM)
a | b |
2 | 10 |
8 | 8 |
14 | 10 |
→ Có 3 giá trị thõa mãn, vậy trên AC có 3 vị trí cực đại và cùng pha với nguồn
Cho cơ hệ như hình vẽ. Vật m1 có khối lượng 200 g, gắn với lò xo nhẹ có độ cứng k = 50 N/m, vật m2 có khối lượng 50 g nối với m1 bằng một sợi dây mềm, nhẹ, không dãn có chiều dài l0 = 20 cm. Cả hai vật m1 và m2 có thể chuyển động trượt trên mặt phẳng ngang với cùng hệ số ma sát trượt \(\mu =0,4\). Ban đầu kéo vật m2 đến vị trí lò xo dãn 8 cm, sợi dây căng rồi buông nhẹ để hai vật chuyển động, Lấy g=10m/s2 . Tại thời điểm đầu tiên lò xo có chiều dài ngắn nhất thì khoảng cáchgiữa hai vật m1 và m2 gần giá trị nào nhất sau đây?
M0 là vị trí của m1 mà lò xo không biến dạng
+ Giai đoạn 1: Sợi dây căng, cả hai vật dao động
Vật m1 dao động quanh VTCB O1 lò xo dãn: \( \Delta {x_1} = {M_0}{O_1} = \frac{{\mu ({m_1} + {m_2})g}}{k} = 2cm\)
và \(\left\{ \begin{array}{l} {\omega _1} = \sqrt {\frac{k}{{{m_1} + {m_2}}}} = 10\sqrt 2 (rad/s)\\ {A_1} = {x_0} - \Delta {x_1} = 6cm \end{array} \right.\)
+ Vị trí gia tốc của hai vật bằng gia tốc do lực ma sát gây ra: \(a=\mu g \to -\omega_1^2x_1= \mu g \to x_1 =-2cm\)
đây chính là vị trí M0.
Tại M0 vận tốc 2 vật bằng: \( {v_0} = - {\omega _1}\sqrt {{A_1}^2 - {x_1}^2} = - 80cm/s\)
+ Giai đoạn 2: Dây chùng, vật m2 chuyển động chậm dần với gia tốc \(a_2=4m/s^2=400cm/s^2\) còn vậy m1 dao động quanh VTCB O2 lò xo dãn \( \Delta {x_2} = {M_0}{O_2} = \frac{{\mu {m_1}g}}{k} = 1,6cm\)
và: \(\left\{ \begin{array}{l} {\omega _2} = \sqrt {\frac{k}{{{m_1}}}} = 5\sqrt {10} (rad/s)\\ {A_2} = \sqrt {\Delta x_2^2 + {{(\frac{{{v_0}}}{{{\omega _2}}})}^2}} = 1,6\sqrt {11} cm \end{array} \right.\)
Thời gian m1 đi từ M0 đến biên M1 là: \( \Delta t = \frac{{arccos(\frac{{\left| {\Delta {x_2}} \right|}}{{{A_2}}})}}{{{\omega _2}}} \approx 0,08s\)
Trong thời gian này vật m2 đi được quãng đường:
\( S = O{M_2} = \left| {{v_0}\Delta t + \frac{1}{2}{a_2}\Delta {t^2}} \right| \approx 5,12cm\)
Khoảng cách hai vật: \( {M_1}{M_2} = {l_0} + {A_2} - {M_0}{O_2} - O{M_2} = 20 + 1,6\sqrt {11} - 1,6 - 5,12 \approx 18,5866cm\)
Đặt điện áp xoay chiều ổn định \( u = 220\sqrt 2 \cos (\omega t)(V)\) vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây và tụ điện có điện dung C mắc nối tiếp. Điện dung của tụ điện thay đổi được. Biết khi C = C1 và khi C = C2 thì điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện bằng nhau, đồng thời pha của dòng điện trong hai trường hợp trên biến thiên một lượng \(5\pi /12 rad\). Điện áp hiệu dụng trên đoạn AM trong hai trường hợp trên chênh nhau một lượng gần nhất với
+ Độ lệch pha giữa \(u_{AM}\) và i trong cả hai trường hợp là không đổi nên gộp hai giản đồ vectơ sao cho trục i trùng nhau ta có hình bên, trong đó góc giữa \(\overrightarrow {{U_1}} \) và \(\overrightarrow {{U_2}} \) là \(5 \pi/12\)
+Từ tính chất tam giác cân ta có: \( {U_{d2}} - {U_{d1}} = \Delta {U_{AM}} = 2U\sin \frac{{5\pi }}{{24}} \approx 267,9V\)
Mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R, cuộn dây có điện trở r và độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C được mắc nối tiếp với nhau. Mạch được mắc vào mạng điện có tần số và điện áp hiệu dụng không đổi, biết R = 3r và tụ C có điện dung C thay đổi được. Gọi α là độ lệch pha giữa điện áp tức thì hai đầu cuộn dây và điện áp tức thì của mạch điện, đồ thị biểu diễn |tanα| theo dung kháng của tụ cho như hình. Tìm tổng trở của cuộn dây.
Ta có: \(\begin{array}{l} \alpha = {\varphi _{ud}} - {\varphi _u} = {\varphi _{ud}} - {\varphi _i} - ({\varphi _u} - {\varphi _i}) = {\varphi _d} - \varphi \\ \Leftrightarrow \tan \alpha = \frac{{\tan {\varphi _d} - \tan \varphi }}{{1 + \tan {\varphi _d}\tan \varphi }}\\ \to \left| {\tan \alpha } \right| = \left| {\frac{{\frac{{{Z_L}}}{r} - \frac{{{Z_L} - {Z_C}}}{{4r}}}}{{1 + \frac{{{Z_L}({Z_L} - {Z_C})}}{{4{r^2}}}}}} \right| \end{array}\)
Nhìn đồ thị:
\(\begin{array}{l} {Z_C} = 50\Omega \to \tan \alpha = \infty \to {Z_L}(50 - {Z_L}) = 4{r^2}(1)\\ (Khi\tan \alpha = \infty \to 1 + \frac{{{Z_L}({Z_L} - {Z_C})}}{{4{r^2}}} = 0 \to \frac{{{Z_L}({Z_L} - {Z_C})}}{{4{r^2}}} = - 1) \end{array}\)
Ta có: \( {Z_C} = 40\Omega \& {Z_C} = \frac{{190}}{3}\Omega \) cùng
\(\begin{array}{l} \left| {\tan \alpha } \right| \to \tan {\alpha _1} = - \tan {\alpha _2} \to \frac{{\frac{{{Z_L}}}{r} - \frac{{{Z_L} - {Z_C}}}{{4r}}}}{{1 + \frac{{{Z_L}({Z_L} - {Z_C})}}{{4{r^2}}}}} = \frac{{\frac{{{Z_L} - \frac{{190}}{3}}}{{4r}} - \frac{{{Z_L}}}{r}}}{{1 + \frac{{{Z_L}({Z_L} - \frac{{190}}{3})}}{{4{r^2}}}}}\\ 4{r^2} = {Z_L}(50 - {Z_L}) \to \frac{{3r{Z_L} + 40r}}{{{Z_L}(50 - {Z_L}) + {Z_L}({Z_L} - 40)}} = \frac{{ - 3r{Z_L} + \frac{{190}}{3}r}}{{{Z_L}(50 - {Z_L}) + {Z_L}({Z_L} - \frac{{190}}{3})}} \to \frac{{3r{Z_L} + 40r}}{1} = \frac{{ - 3r{Z_L} + \frac{{190}}{3}r}}{{\frac{{ - 4}}{3}}}\\ \to 3r{Z_L} + 40r = 2,25r{Z_L} + 47,5r \to {Z_L} = 10\Omega \end{array}\)
+ Thay vào (1), Tìm tổng trở của cuộn dây.
\( \to r = 10\Omega \to {Z_d} = 10\sqrt 2 \Omega \)