Đề thi học sinh giỏi môn Vật lí Lớp 12 - Đề gốc - Năm học 2017-2018 - Sở GD và ĐT Thành phố Đà Nẵng (Kèm đáp án)

Nội dung text: Đề thi học sinh giỏi môn Vật lí Lớp 12 - Đề gốc - Năm học 2017-2018 - Sở GD và ĐT Thành phố Đà Nẵng (Kèm đáp án)

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP ĐÀ NẴNG ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI NĂM HỌC 2017- 2018 Môn: VẬT LÍ Thời gian làm bài: 90 phút, không kể thời gian phát đề. MA TRẬN ĐỀ THI HỌC SINH GIỎI MÔN VẬT LÝ 12 NĂM 2017-2018 Mức độ nhận thức Vận dụng Chủ đề Nhận Tổng Thông hiểu Vận dụng (ở cấp độ biết cao) Số câu 1 7 5 13 1 – Dao động cơ Điểm 0.2 1.2 1.2 2.6 Số câu 1 5 4 10 2 – Sóng cơ Điểm 0.2 0.8 0.8 2 3 – Dòng điện Số câu 2 6 6 14 xoay chiều Điểm 0.4 1.6 1.6 2.8 4 – Dao động và Số câu 1 3 3 7 sóng điện từ Điểm 0.2 0.6 0.6 1.4 5 – Tính chất Số câu 1 3 2 6 sóng ánh sáng Điểm 0.2 0.6 0.6 1.2 Số câu 6 24 20 50 Tổng Điểm 1.2 4.8 4.0 10.0 Câu 1(mđ 2): Dao động của một vật có phương trình: x = a.cosωt + a.sinωt. Biên độ dao động của vật là a A. a 2 . B. . C. 2a. D.a3 . 2 [ ] Câu 2(mđ 3): Một vật dao động điều hoà trên trục Ox với phương trình: x = 16cos3ωt – 12cosωt. Gia tốc cực đại của vật là A. 12ω2. B. 16ω2. C. 36ω2. D. 48ω2. HD: x = 16cos3ωt – 12cosωt = 4(4cos3ωt - 3cosωt) = 4cos3ωt a = x//(t) = - 36ω2cos3ωt. [ ] Câu 3(m đ 3): Một vật dao động điều hoà trên trục Ox với phương trình: x = 4cos(5 t - ) ( trong đó x tính 3 bằng cm và t tính bằng s). Quãng đường vật đi được trong thời gian 4,5 (s) kể từ thời điểm t = 0 là A. 178,54 (cm). B. 180,00 (cm). C. 181,46 (cm). D.176,00 (cm). [ ] HD: t = 4,5 (s) = 11,25.T s = 44.A + Δs Khi t = 0 thì x0 = 2 (cm), v ˃ 0 Δs = 2,54 (cm) s = 44.4 + 2,54 = 178,54 (cm). Câu 4 (m đ3): Một con lắc lò xo dao động tắt dần theo trục Ox. Trong ba chu kỳ đầu tiên độ giảm tương đối của biên độ là 10%. Độ giảm tương đối của cơ năng trong thời gian đó là A. 10%. B. 20%. C. 19%. D. 15%. [ ] 1 2 1 2 1 2 HD: A3 = 0,9 A W3=kA = k(0,9A) = kA .0,81 2 3 2 2 W3= 0,81W W3/W = 81% ΔW/W=19% Trang 1/14
2. Câu 5( m đ 3): Một con lắc lò xo gồm vật nặng M và lò xo có độ cứng k dao động điều hoà trên mặt phẳng nằm ngang, nhẵn với biên độ A1. Đúng lúc vật M đang ở vị trí biên thì một vật m có khối lượng bằng với vật M chuyến động theo phương ngang với vận tốc v 0 bằng vận tốc cực đại của M, đến va chạm với M. Biết va chạm giữa hai vật là hoàn toàn đàn hồi xuyên tâm, sau va chạm vật M tiếp tục dao động điều hoà với biên độ A2. Tỉ số biên độ dao động của vật M trước và sau va chạm là A 2 A 3 A 2 A 1 A. 1 . B. 1 . C. 1 . D. 1 . A2 2 A2 2 A2 3 A2 2 [ ] 1 2 HD: Lúc M ở biên thì M đang có Wtmax= k.A và đúng lúc này vật m đến và truyền cho M một năng 2 1 1 2 / 2 1 2 lượng W= k. A Năng lượng của M sau va chạm là W = kA = k.A A2=A1 2 2 1 1 2 2 Câu 6 (m đ 3): Một con lắc đơn chiều dài dây treo l = 0,5 (m) treo ở trần của một ô tô lăn xuống dốc nghiêng với mặt nằm ngang một góc 30 0. Hệ số ma sát giữa ô tô và dốc là 0,2. Lấy g = 10 (m/s 2). Chu kỳ dao động của con lắc khi ô tô lăn xuống dốc là A. 1,65 s. B. 2,03 s. C.1,49 s. D.2,18 s. [ ] Hd: Gia tốc của ô tô trên dốc nghiêng a = g(sinα- cosα) = 3,268 l Chu kỳ dao động T = 2 với g / là gia tốc trọng trường biểu kiến g , g/ = g 2 a 2 2.g.a.cos1200 =78 m/s2 T = 1,495 s Câu 7 (m đ3): Trong thang máy treo một con lắc lò xo có độ cứng 25 (N/m), vật nặng có khối lượng 400(g). Khi thang máy đứng yên ta cho con lắc dao động điều hoà, chiều dài con lắc thay đổi từ 32 (cm) đến 48(cm). g Tại thời điểm mà vật ở vị trí trí thấp nhất thì cho thang máy đi xuống nhanh dần đều với gia tốc a = . Lấy 10 g = 2 = 10 (m/s2). Biên độ dao động của vật trong trường hợp này là A. 17 cm. B. 19,2 cm. C. 8,5 cm. D. 9,6 cm. [ ] HD: - Biên độ dao động ban đầu: A = 8 cm - Tại vị trí thấp nhất cho thang máy đi xuống với gia tốc a thì con lắc chịu tác dụng lực quán tính hướng lên: Fqt= ma = 0,4.1= 0,4 N Fqt 0,4 - Fqt làm VTCB của vật dịch lên một đoạn x = = 0,016 m = 1,6 cm K 25 Biên độ mới 8+1,6= 9,6 cm. [ ] Câu 8 (m đ3): Một con lắc lò xo có vật nặng m = 200 (g), lò xo có độ cứng k =15 (N/m). Tác dụng một lực F = 3cos(5t+ ) (N,s) vào vật nặng theo phương dọc trục lò xo thì sau một thời gian vật dao động điều hoà 3 ổn định với biên độ A. Phải mắc thêm một lò xo như thế nào, độ cứng k’ bằng bao nhiêu với lò xo đã cho để biên độ dao động của hệ mới là cực đại A. Mắc nối tiếp; k’ = 7,5 N/m. B. Mắc song song; k’= 7,5 N/m. C. Mắc song song; k’= 5 N/m. D. Mắc nối tiếp; k’= 53 N/m. [ ] HD: Cọng hưởng Trang 2/14
3. Câu 9 (m đ4): Một con lắc đơn có chiều dài dây treo là L, chu kỳ dao động nhỏ là T. Cho chiều dài dây treo con lắc tăng lên một đoạn ΔL rất nhỏ so với chiều dài L thì chu kỳ dao động của con lắc tăng lên một lượng ΔT là L. L T. L T. L L. L A. . B. . C. . D. . 2T 2L 4L 4T [ ] L HD: T = 2 g L L L L L L L L T + ΔT = 2 ΔT= 2 - 2 = 2 ( 1) g g g g L L L 1 L T. L = T [(1 ) – 1] = T[(1 +) 2 - 1] = T(1+ - 1) = L L 2L 2L Câu 10 ( m đ 4): Một con lắc lò xo dao động điều hoà trên mặt phẳng nằm ngang với chu kỳ T = 2 (s), vật 2 nặng là một quả cầu có khối lượng m1. Khi lò xo có chiều dài cực đại và vật m1 có gia tốc -2 (cm/s ) thì một m1 quả cầu có khối lượng m2= chuyển động dọc theo trục của lò xo đến va chạm đàn hồi xuyên tâm với m 1 2 và có hướng làm cho lò xo bị nén lại. Tốc độ của m2 trước khi va chạm là 33 (cm/s). Khoảng cách giữa hai vật kể từ lúc va chạm đến khi m1 đổi chiều chuyển động lần đầu tiên là A. 3,63 cm. B.6 cm. C. 9,64 cm. D. 2,37 cm. [ ] HD: a = - ω2A A = 2 cm Vận tốc ngay sau khi va chạm là v1, v2. Áp dụng ĐLBTĐL và NL m1v1+m2v2= m2v0 m v 2 m v 2 m v 2 1 1 2 2 2 0 2 2 2 v1=-23 cm/s; v2=3 cm/s 2 2 2 v1 Biên độ dao động của m1 sau va chạm: A = A = 4 cm 0  2 T T Thời gian từ lúc va chạm đến lúc đổi chiều chuyển đọng lần đầu: t = ≈ 2,1 s 12 4 Quãng đường vật m1 đi được: s1= 1,5 A = 6 cm Sau va chạm m2 quay trở lại và đi được quãng đường s2=3 .2,1 = 3,64 cm Δd = 6 + 3,64 = 9,64 cm Câu 11(m đ 4): Một con lắc đồng hồ có chu kỳ T =2 (s), vật nặng có khối lượng m = 1(kg), dao động tại nơi 2 0 có g = 10 (m/s ). Biên độ góc ban đầu là 5 . Do chịu tác dụng của lực cản không đổi F c = 0,011(N) nên nó dao động tắt dần. Người ta dùng một pin có suất điện động 3 (V), điện trở trong không đáng kể để bổ sung 4 năng lượng cho con lắc với hiệu suất của quá trình bổ sung là 25 %. Pin có điện tích ban đầu là Q 0 =10 (C) . Hỏi đồng hồ chạy được khoảng thời gian bao lâu thì phải thay pin? A. 40 ngày. B. 46 ngày. C. 54 ngày. D. 23 ngày. [ ] 4F HD: Độ giảm biên độ sau 1 chu kỳ: Δα = C = 4,4.10-3 rad P 5 -3 Sau 1 T biên độ còn lại: α1 = α0 – Δα = - 4,4.10 = 0,0829 rad 180 1 1 Sau 1 T cơ năng giảm ΔW = mgl 2 mgl 2 = 3,715.10-3 J 2 0 2 1 Năng lượng do pin cung cấp: W= 0,25.Q.E = 7500 J Trang 3/14
4. W 7500 t = .T .2 = 4,04.106 s = 46,7 ngày W 3,715.10 3 Câu 12 (m đ 4): Hai vật A và B dán liền nhau m B = 2mA = 200(g) treo vào một lò xo có độ cứng k= 50 2 (N/m). Nâng hai vật lên đến vị trí lò xo có chiều dài tự nhiên l 0 = 30 (cm) thì thả nhẹ, lấy g = 10 (m/s ). Hai vật dao động điều hoà theo phương thẳng đứng, đến vị trí lực đàn hồi của lò xo có độ lớn lớn nhất thì vật B bị tách ra. Độ lớn lực đàn hồi cực đại tác dụng vào vật A sau đó là A. 2 N. B.3 N. C.5 N. D. 6 N. [ ] 0,3.10 HD: Khi 2 vật chưa tách: Δl0= = 0,06 m = 6 cm = A 50 0,1.10 Sau khi vật B tách ra: Δl = = 0,02 m = 2 cm 50 Vật A đang ở biên nên biên độ dao động sẽ là: A’ = (6 -2)+ 6 = 10 cm. Fđhmax=k(Δl + A’) = 50 ( 0,02+0,1)= 6 N Câu 13 (m đ4): Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm một quả cầu nhỏ mang điện tích q = 6.10 -5 (C) có khối lượng m = 150 (g) và lò xo có độ cứng k = 60 (N/m). Người ta đưa quả cầu đến vị trí lò xo không biến 3 dạng rồi truyền cho nó một vận tốc ban đầu v 0= (m/s) theo phương thẳng đứng hướng xuống. Sau khi 2 truyền vận tốc con lắc dao động điều hoà. Khi vật đi qua vị trí có động năng bằng 3 lần thế năng lần thứ nhất kể từ thời điểm ban đầu, người ta thiết lập một điện trường hướng thẳng đứng từ trên xuống, có cường độ E = 2.104 (V/m) thì sau đó vật sẽ dao động với biên độ là A. 19 cm. B. 15 cm. C. 17 cm. D. 13 cm. [ ] k 0,15.10 HD: Tần số ω = = 20 rad/s; Δl0= = 0,025 m= 2,5 cm m 60 (50 3)2 Biên độ A = 2,52 = 5 cm 202 Khi thiết lập điện trường thì mg qE mg Vị trí cân bằng mới cách vị trí cân bằng củ một đoạn: Δl’-Δl = = 2 cm k k A Vị trí có động năng bằng 3 lần thế năng lần thứ nhất kể từ thời điểm ban đầu: x = = 2,5 cm 2 Và v = ω A2 x 2 = 503 cm/s Li độ của vật so với vị trí cân bằng mới x’= 2,5 – 2 = 0,5 cm 50 3 Biên độ mới A’= 0,52 ( )2 = 19 cm 20 II SÓNG CƠ Câu1(mđ2): Một sóng hình sin truyền dọc theo phương Ox với tốc độ truyền sóng 20 (cm/s). Giả sử khi t truyền đi biên độ không đổi. Tại O dao động có dạng: u = 4cos (mm) và ở thời điểm t 1 thì u = 23 (cm) 6 và u đang giảm thì li độ tại O sau thời điểm t1 một khoảng 3 giây là A. – 2 cm. B. 2 cm. C.2 2 cm. D. -22 cm. [ ] Câu 2(m đ3): Trên mặt nước tại hai điểm S 1 và S2 người ta đặt hai nguồn sóng kết hợp dao động điều hoà theo phương thẳng đứng với phương trình u 1 = 8cos(40 t + ) và u2 = 8cos(40 t) (u1 và u2 tính bằng mm). Biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 72 (cm/s), coi biên độ sóng không đổi khi truyền sóng. Trên đoạn thẳng S1S2 điểm dao động với biên độ 8 (mm) và cách trung điểm I của S1S2 một đoạn gần nhất là Trang 4/14
5. A.0,250 cm. B.0,300 cm. C.0.750 cm. D.0.247 cm. [ ] 2 2 HD: λ = 3,6 cm, độ lệch pha hai sóng tại M: Δφ = - + (d d ) .2x  1 2  4 x Biên độ sóng tại M: A2 A2 A2 2A A cos 82 82 82 2.8.8cos( ) M 1 2 1 2  4 x 2  (- ) = - x = = 0,3 cm.  3 12 Câu 3(mđ3): Trên một sợi dây có sóng dừng tần số góc ω = 20 (rad/s). A là một nút sóng, điểm B là bụng gần A nhất, điểm C giữa A và B. Khi sợi dây thẳng thì khoảng cách AB = 9 (cm) và AB = 3AC. Khi sợi dây biến dạng nhiều nhất thì khoảng cách giữa A và C là 5 (cm). Tốc độ dao động của điểm B khi li độ của nó có độ lớn bằng biên độ dao động của điểm C là A.80 3 (cm/s). B. 1603 (cm/s). C. 160 (cm/s). D. 80 (cm/s). [ ]  AB HD: AB = λ = 36 cm; x C=AC = = 3 cm 4 3 2 2 2 2 xC AC A AC A AC = 4 = 2a. sin A B= 2a= = 8cm max C  2 x sin C  2 2 Khi uB=AC= 4 cm tốc độ của B vB=AB uB = 803 cm/s Câu 4(mđ3): Trong một môi trường đẳng hướng và không hấp thụ âm có 3 điểm thẳng hàng theo thứ tự A, B, C, một nguồn điểm phát âm công suất P đặt tại điểm O, di chuyển một máy thu âm từ A đến C thì thấy rằng: mức cường độ âm tại B lớn nhất và L B=4,602 (B) còn mức cường độ âm tại A và C là bằng nhau LA = LB = 4 (B). Bỏ nguồn âm tại O, đặt tại A một nguồn điểm phát âm công suất P’, để mức cường độ âm tại B vẫn không đổi thì P P A. P’= . B. P’= 3P. C. P’= . D. P’= 5P. 3 5 [ ] P 4 P 4,602 HD: IA= = 10 I0; IB= = 10 I0 (1) OA =2.OB A B 4 .OA2 4 .OB 2 C AB = OA2 OB 2 = 3 OB (2) / P 4,602 Khi đặt nguốn tại A thì I’B = =10 I0 (3) 4 .AB2 O Từ 1,2,3 P’=3P Câu 5(m đ3): Tại mặt chất lỏng có hai nguồn phát sóng giống nhau A và B cách nhau một đoạn 10 (cm). Gọi M, N là hai điểm thuộc mặt chất lỏng sao cho MN = 8 (cm) và ABMN là hình thang cân (AB//MN). Bước sóng của sóng trên mặt chất lỏng do các nguổn phát ra là 1 (cm). Để trong đoạn MN có đúng 7 điểm dao động với biên độ cực đại thì diện tích lớn nhất của hình thang là A. 196,25 (cm2). B. 240,00 (cm2). C.106,11 (cm2). D. 96,53 (cm2). [ ] HD: Smax khi hmax M,N thuộc cực đại bậc 3 h2 HA2 h2 HB2 3 h2 92 h2 12 3.1 h = 11,79 cm 11,79.(10 8) 2 Smax= = 106,11 cm . 2 Câu 6(mđ3): Trong hiện tượng sóng dừng trên dây AB dài 24 (cm) (A, B là hai nút sóng ). Khi dây duỗi thẳng, gọi M, N là hai điểm chia dây AB thành 3 đoạn bằng nhau. Trên dây người ta quan sát được hai bụng sóng. Tỉ số khoảng cách lớn nhất và nhỏ nhất giữa hai điểm M, N thu được bằng 1,25. Biên độ sóng ở bụng sóng bằng A. 4 (cm). B. 2 3 (cm). C. 5 (cm). D. 6 (cm). [ ] Trang 5/14
6.   HD: λ = AB = 24 AM = MN = NB = (MN) min= = 8 cm 3 3 Hai điểm M,N nằm trên hai bó sóng liển nhau đối xứng qua nút khoảng cách lớn nhất giữa hai điểm 2 2 MN (khi đó M và N dao động với cùng biên độ uM) là (MN)max= (2uM ) (MN)mim (MN)max u 1,25 M = 3cm A = 23 (cm) (MN) mim Câu 7(mđ4): Có hai nguồn kết hợp S và S trên mặt nước cách nhau 20 (cm) dao động 1 2 M N theo phương thẳng đứng có phương trình u S1= 5 cos(20 t) (mm) và uS2= 7 cos(20 t + a ) (mm). Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 0,8 (m/s). Xét hình vuông S 1MNS2 trên 6 mặt nước (hình vẽ). Số điểm dao động cực đại trên đoạn S1N là S1 a S2 A. 11. B.4. C.5. D.6. [ ] 2 HD: λ = 8 cm; Điều kiện để có cực đại: Δφ = φ2 – φ1 = +(d d ) = 2k 6  1 2  d1- d2 =k.λ - 12  Trên đoạn S1N điều kiện các điểm dao động cực đại: - a d1- d2 = k.λ - a( -1)2 12 8 -20 8.k- 20( -1)2 -2,42 k 1,12 k = -2, -1, 0, 1 4 cực đại 12 Câu 8(m đ4): Tại hai điểm A, B trên mặt chất lỏng cách nhau 8 (cm) có hai nguồn sóng dao động theo phương thẳng đứng với các phương trình u A = uB = Acos(2 ft), C và D là hai điểm trên mặt chất lỏng sao cho ABCD là hình vuông. Biết tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là v = (2 - 1) (m/s). Để trên đoạn CD có đúng 5 điểm tại đó các phần tử dao động với biên độ cực đại thì tần số dao động của nguồn phải thoả mãn A.f 25 (Hz). B.12,5 (Hz) f 25 (Hz). C. 25 (Hz) f 37,5 (Hz). D. f 12,5 (Hz). [ ] v (d2 d1 ). f HD: M trên CD dao động với biên độ cực đại khi: d2 – d1= kλ = k k = f v Để trên đoạn CD có đúng 5 điểm dao động với biên độ cực đại thì : 2 k 3 8.( 2 1).10 2. f 2 3 25 (Hz) f 37,5 (Hz). ( 2 1) Câu 9(m đ4): Trên mặt nước có hai nguồn sóng A và B dao động ngược pha với tần số f và biên độ a, phát sóng có bước sóng 1,6 (cm). M là một điểm trên mặt nước có hiệu đường đi của hai sóng bằng 2,56 (cm). I là trung điểm của đoạn AB. Trên đoạn MI có bao nhiêu điểm dao động với biên độ bằng a 2 A. 4. B. 3. C. 2. D. 5. [ ] (d d ) (d d ) 2 HD: A = 2acos 2 1 = a2 =sin 2 1  2  2 (d2 d1 )  k d2-d1= (2k+1)  4 2 4   Trên đoạn MI: d2I – d1I (2k+1) d2M – d1M 0 (2k+1) 2,56 k = 0,1,2 4 4 Câu 10(m đ4): M, N, P là 3 điểm liên tiếp nhau trên một sợi dây mang sóng dừng có cùng biên độ 4 (mm), NP dao động tại N ngược pha với dao động tại M, MN= = 1 (cm). Cứ sau khoảng thời gian ngắn nhất là 2 Trang 6/14
7. 0,04 (s) sợi dây có dạng một đoạn thẳng. Tốc độ dao động của phần tử vật chất tại điểm bụng khi qua vị trí cân bằng (lấy = 3,14 ) là A.375 (mm/s). B.363 (mm/s). C.314 (mm/s). D.628 (mm/s). [ ] HD: M, N ngược pha ở 2 bó liền kề P và N cùng bó sóng dối xứng nhau qua bụng sóng, MN = 1 cm, NP = 2 cm  MN 2 NP = 3 cm λ = 6 cm 2 2  2 d Biên độ của sóng tại N cách nút d = 0,5 cm = là: aN = 2acos = 4mm 12  2 a = 4 mm biên độ của bụng sóng A = 2a = 8 mm Chu kỳ T = 0,08 s v = ω.A = 628 (mm/s) III- DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU Câu 1 (m đ2): Khung dây kim loại phẳng có diện tích S= 40 (cm2). Có N = 100 vòng dây, quay đều với tốc độ 1800 (vòng/phút) quanh một trục vuông góc với đường sức của một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,1 (T). Chọn gốc thời gian t = 0 là lúc vectơ cảm ừng từ B tạo với mặt phẳng khung dây một góc 300. Biểu thức suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung dây là A. 7,5cos(60 t - ) (V). B. 7,5sin(60 tn - ) (V). 6 3 C. 7,5sin(60 t + ) (V). D. 7,5cos(60 t + ) (V). 6 3 [ ] Câu 2(m đ2): Đặt điện áp xoay chiều u = U2 cos(ωt) (V) vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp (cuộn dây thuần cảm). Khi nối tắt tụ điện C thì điện áp hiệu dụng trên điện trở R tăng 2 lần và dòng điện trong hai trường hợp này vuông pha nhau. Hệ số công suất của đoạn mạch ban đầu bằng 2 1 3 1 A. . B. . C. . D. . 2 3 2 5 [ ] Câu 3 (m đ3): Mạch điện xoay chiều gồm điện trở thuần R = 30 (Ω) mắc nối tiếp với cuộn dây. Đặt vào hai đầu đoạn mạch một điện áp xoay chiều u = U2 cos(100 t) (V). Điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn dây là U d = 60V. Dòng điện trong mạch lệch pha so với u và lệch pha so với u d. Điện áp hiệu dụng giữa hai 6 3 đầu đoạn mạch U có giá trị A.60 3 (V). B. 120 (V). C.90 (V) D.602 (V). [ ] HD: Vẽ giản đồ, từ giản đồ UL= Ud sin = U sin U = 603 (V) 3 6 Câu 4: (m đ3) Đặt điện áp u = U2 cos(ωt) (V) vào hai đầu đoạn mạch RLC mắc nối tiếp, L là cuộn dây không thuần cảm và có điện trở r, R là một biến trở. Điều chỉnh biến trở R để công suất trên biến trở R cực đại. Khi đó điện áp hiệu dụng giữa hai đầu đoạn mạch lớn gấp 1,5 lần điện áp hiệu dụng giữa hai đầu biến trở. Hệ số công suất của đoạn mạch trong trường hợp này bằng A.0,67. B.0,75. C.0,5. D.0,71. [ ] 2 2 HD : PRmax R = r (Z L ZC ) , đặt UR= x U = 1,5x và UR=UrLC = x 2 2 2 Vì u = uR + urLC U rLC U U R 2.U.U R .cos φ là góc lệch pha giữa u và i cũng chính là góc lệch pha u và uR x2 = (1,5x)2 + x2 – 2.1,5 x.x.cosφ cosφ = 0.75 Trang 7/14
8. Câu 5: (m đ3) Cường độ dòng điện tức thời chạy qua một đoạn mạch điện xoay chiều là i = 4cos(20 t - ) 2 (A), t đo bằng giây. Tại thời điểm t1(s) nào đó dòng điện đang giảm và có cường độ i1= -2 (A). Cường độ dòng điện tại thời điểm t2= (t1 + 0,025) (s) là A. -2 3 (A). B. 23 (A). C. 4 (A). D.-4 (A). [ ] HD: Δt = 0,025 = T/4 t1 thì i1=-2 sau T/6 giảm đến -4, sau T/12 tăng đến -23 (A) Câu 6: (m đ3) Đặt điện áp xoay chiều u = U 2 cos(ωt +φ) (V) vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn cảm thuần L, tụ điện C và điện trở thuần R mắc nối tiếp. Tăng dần điện dung của tụ điện, gọi t 1, t2, t3 là các thời điểm mà giá trị hiệu dụng UL, UC, và UR đạt cực đại. Kết luận nào sau đây là đúng? A. t1= t3 t3. D. t1= t3 > t2. [ ] HD: ZL = ZC thì URmax , ULmax 2 2 R Z L Zc = > ZC thì UCmax t1= t3 ] U 2 HD: Khi R0 = Z L ZC thì Pmax= 2R0 Câu 8: (m đ3) Một máy phát điện xoay chiều một pha mà phần cảm gồn hai cặp cực từ quay với tốc độ 1500 (vòng/phút) và phần ứng gồm hai cặp cuộn dây mắc nối tiếp, có suất điện động hiệu dụng 220 (V), từ thông cực đại qua mỗi vòng dây là 5 (mWb). Số vòng của mỗi cuộn dây của phần ứng xấp xỉ bằng A.50 (vòng). B. 99 (vòng). C.198 (vòng). D. 70 (vòng). [ ] 2 .n.p HD: ɸ = Nɸ0cos(ωt + φ) e = - ɸ’= E0sin(ωt) với E0=N ɸ0ω = N. ɸ0. 60 N E 2.60 Số vòng của mỗi cuộn dây = 49,5 (vòng) 4 4.0 2. .n.p Câu 9: (m đ4) Đặt điện áp u = U2 cos(ωt) ( P với U và ω không đổi) vào hai đầu đoạn mạch A R AB như hình vẽ, R là biến trở, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L, tụ điện có điện dung C. L (2) Biết L.C.ω2 = 2. Gọi P là công suất tiêu thụ K của đoạn mạch AB. Đồ thị trong hệ toạ độ (1) vuông góc ROP biểu diễn sự phụ thuộc của P r C vào R trong trường hợp K mở ứng với đường B (1) và trong trường hợp K đóng ứng với R(Ω) O trường hợp (2) như hình vẽ. Giá trị của điện 20 trở r bằng A. 180 (Ω). B. 60 (Ω). C. 20 (Ω). D. 90 (Ω). [ ] HD : 2 Từ L.C.ω = 2 ZL= 2 ZC ZL- ZC = ZC. U 2 (R r) U 2r Khi K mở, công suất tiêu thụ: P1= 2 2 Khi R = 0 thì P1R0 = 2 2 (R r) ZC r ZC Trang 8/14
9. U 2 R U 2 Khi K đóng, công suất tiêu thụ: P2 = R 2 Z 2 Z 2 C R C R U 2 P2= P2max khi R = ZC và P2max = 2ZC 20U 2 Khi R = 20 Ω thì P2R20 = 2 400 ZC 20U 2 2 400Z P1R0 3 P2R20 3 P2R20 400 ZC C 3 Theo đồ thị thì : và 2 2 P2max 5 P2max 5 P2max U 400 ZC 5 2ZC 2 20 3Z Z 200Z 1200 0 C1=Ω ] HD: ZL= 15Ω; ZC=10Ω U Z 2 r 2 U Z 2 r 2 d L 3 và d L 3 U Z U 2 2 C C r (Z L ZC ) Ud =3 UC = 3 U (1) Z L Có : tan(φd –φi) = = 3(φ d –φi) = r 3 5 (φi –φC) = (φ d –φC) = 2 6 1 Theo đề: ud(t1) = uC (t1 + ) = 15 U0d cosφd(t1) = U0C cosφC(t2) = 15 (2) 75 5 4 Vì: φC(t2) = φC(t1) +ωΔt = φd(t1) - + = φd(t1) + (3) 6 3 2 15 Thay (1),(3) vào (2): 3 cosφd(t1) = cos(φd(t1) + ) = φd(t1) = 2 U 0 3 Trang 9/14
10. U0 = 103 (V) U = 56 (V) Câu 11: (m đ4) Cho dòng điện xoay chiều i = .cos(100 t - ) (A) chạy qua bình điện phân chứa dung 2 dịch H2SO4 với các điện cực bằng bạch kim. Điện lượng chuyển qua bình điện phân theo một chiều trong thời gian 16 phút 5 giây là A.965 (C). B.1930 (C). C. 0,02 (C). D. 867 (C). [ ] HD: T = 0,02 s t= 965 = 48250 T T 4 t = 0 thì i = 0 điện lượng qua bình theo một chiều trong một T là Δq = 2. i.dt 0 T 4 điện lượng qua bình theo một chiều trong một t là q = 48250.Δq = 48250.2. i.dt 0 0,005 q = 48250.2 .cos(100 t )dt = 965 (C) 0 2 Câu 12: (m đ4) Đặt điện áp xoay chiều có điện áp hiệu dụng U không đổi, tần số f thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp gồm ba phần tử: điện trở thuần R, cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L, và một tụ điện có điện dung C. Khi f = 60 Hz thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu các phần tử R, L, C lần lượt là 20 (V), 60 (V), 10 (V). Khi f = fo thì điện áp hiệu dụng hai đầu tụ điện có giá trị lớn nhất là UCmax. Giá trị của fo và UCmax lần lượt là A. 40 (Hz); 76,9 (V). B. 20 (Hz); 72,3 (V). C. 50 (Hz); 60,8 (V). D. 30 (Hz); 20,9 (V). [ ] HD 2 2 2 2 Với f = 60 Hz, ta có U = UR (UL UC ) 20 (60 10) 10 29 (V) Đặt ZC = a => R = 2a; ZL = 6a. 60 6a Khi f = fo, đặt fo = => ZCo = ka và ZLo = . k k U.Z C0 U.k.a U U => UCo = 2 2 R (Z Z ) 2 6a 2 4 6 2 36 8 L0 C0 4a ( ka) ( 1) 1 k k 2 k 2 k 4 k 2 1 8 1 UCo đạt giá trị lớn nhất nên k = 3. Vậy fo = 20 Hz. k2 36.2 9 Khi đó UCmax ≈ 72,3 V Câu 13: (m đ4) Điện năng ở một trạm điện được truyền đi dưới hiệu điện thế 40 (kV). Hiệu suất của quá trình truyền tải là H 1= 85 %. Biết rằng công suất truyền tải đến nơi tiêu thụ là không đổi. Muốn hiệu suất truyền tải tăng lên đến H2 = 95 % ta phải A. giảm hiệu điện thế xuống còn 30,8 (kV). B.tăng hiệu điện thế thêm 25,5 (kV). C. tăng hiệu điện thế lên thêm 30,8 (kV). D.tăng hiệu điện thế thêm 65,5 (kV). [ ] 2 RP1 RP2 1 H1 P1U 2 HD: 1- H1 = 2 2 ; 1- H2 = 2 2 2 U1 cos U 2 cos 1 H 2 P2U1 2 1 H1 H 2U 2 Pt1=Pt2 P1H1 = P2H2 2 U2 = 65,5 kV ΔU2=25,5 kV 1 H 2 H1U1 Trang 10/14
11. Câu 14: (m đ4) Cho đoạn mạch AB như hình vẽ. Biết R = 80 (Ω), r = 20 (Ω). Đặt vào hai đầu mạch một điện áp xoay chiều u = U2 cos(100 t) (V). Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của điện áp tức thời giữa hai điểm A, u (V) N (uAN) và 300 giữa hai điểm R L,r C A B 60 3 t (s) M, B (uMB) M N O theo thời gian u MB được biểu diễn như hình vẽ. Điện áp hiệu dụng U đặt vào hai đầu mạch có giá trị gần giá trị nào nhất sau đây? u AN A.275 (V). B.195 (V). C.180 (V). D.125 (V). [ ] HD: Từ đồ thị : uAN = 300cos(ωt) (V); uMB = 60 3 cos(ωt - ) (V) 2 N AM = I0R= 80 I0, MH = 20 I0, AN= 300, MB = 60 3 100I 0 I 0 20I 0 I 0 cosα = ; sinα = L 300 3 60 3 3 3 α 1 A H tanα = α = R M r 6 3 C α AH = AN.cos = 1503 ; HB = MB. cos = 90 6 6 B AB AH 2 HB 2 U = = 194,42 (V) 2 2 IV- DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ Câu 1 (m đ 2): Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về sóng điện từ? A.Sóng điện từ có những tính chất giống như sóng cơ thông thường như phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ B.Sóng điện từ lan truyền trong tất cả các môi trường vật chất với cùng vận tốc. c C.Sóng điện từ được đặc trưng bởi tần số hoặc bước sóng, giữa chúng có hệ thức λ = (c là tốc độ f ánh sáng trong chân không). D. Năng lượng sóng điện từ tỉ lệ với luỹ thừa bậc bốn của tần số. [ ] Câu 2 (m đ3): Xét hai mạch dao động điện từ lí tưởng. Chu kỳ dao động riêng của mạch thứ nhất là T 1, của mạch thứ hai là T2=3T1. Ban đầu điện tích trên mỗi bản tụ điện có độ lớn cực đại Q 0. Sau đó mỗi tụ điện phóng điện qua cuộn cảm của mạch. Khi điện tích trên mỗi bản tụ của hai mạch đều có độ lớn bằng q (0 ] HD: T2=3T1 L2C2 = 9L1C1 2 2 2 Q0 q L1i1 2 2 2 ĐLBTNL: Q0 q L1C1i1 2C1 2C1 2 2 2 2 2 i1 Tương tự Q0 q L2C2i2 = 9L1C1i2 = 3 i2 Câu 3 (m đ 3): Một sóng điện từ đang truyền từ một đài phát sóng đến máy thu. Tại điểm A có sóng truyền về hướng Bắc, ở một thời điểm nào đó, khi cường độ điện trường là 4 (V/m) và đang có hướng Đông thì cảm ứng từ là B . Biết cường độ điện trường cực đại là 10 (V/m) và cảm ứng từ cực đại là 0,15 (T). Cảm Trang 11/14
12. ứng từ B có hướng và độ lớn là A. lên; 0,075 (T). B. xuống; 0,075 (T). C. lên; 0,06 (T). D. xuống; 0,06 (T). [ ] HD: Hướng của B như hình vẽ . Trong điện từ trường E và B v Bắc Đông biến thiên điều hòa cùng pha E = E0cost; B = B0cost B E A = = 0,4 > B = 0,4. 0,15 = 0,6T E B0 E0 B Câu 4 (m đ3): Mạch dao động LC có tụ điện phẳng không khí hình tròn bán kính 48 (cm), cách nhau 4 (cm) phát ra sóng điện từ có bước sóng 100 (m). Nếu đưa vào giữa hai bản tụ một tấm điện môi phẳng song song và cùng kích thước với hai bản, có hằng số điện môi  = 7, bề dày 2 (cm) thì mạch dao động phát ra sóng điện từ có bước sóng là A.200 (m). B. 1002 (m). C. 132,29 (m) D. 175 (m) [ ] HD: Điện dung ban đầu của tụ: C0 7 Khi đưa tấm điện môi vào thì C1 nt C2 với C1=2C0 và C2=14C0 Cb = C0. 4 Cb 7 λ = λ0 = 100 = 132,29 (m) C0 4 Câu 5 (m đ 4): Một mạch dao dộng LC lí tưởng. Ban đầu nối hai đầu cuộn cảm thuần với nguồn điện có r = 2 (Ω), suất điện động E. Sau khi dòng điện qua mạch ổn định, người ta ngắt cuộn dây với nguồn điện và nối nó với tụ điện thành mạch kín thì điện tích cực đại của tụ là 4.10-6 (C). Biết khoảng thời gian ngắn nhất kể từ khi năng lượng điện trường đạt giá trị cực đại đến khi năng lượng trên tụ bằng 3 lần năng lượng trên cuộn cảm là .10-6 (s). Giá trị của suất điện động E là 6 A. 2 (V). B. 6 (V). C. 8 (V). D. 4 (V). [ ] 2 2 E LI 0 Q0 HD: I0 = ; W0 = = r 2 2C 2 2 q 3 Q0 3 T -6 -6 -6 WC = 3WL q = Q Δt = = .10 (s) T = 2 .10 (s) LC = 10 2C 4 2C 2 0 12 6 Q0 I0= = 4 (A) E = I0r = 8 (V) LC Câu 6 (m đ4): Một tụ xoay có điện dung biến thiên liên tục và tỉ lệ thuận với góc quay từ giá trị 10 (pF) đến 250 (pF) ứng với góc quay từ 00 đến 1800. Tụ điện trên được mắc với cuộn dây thuần cảm có hệ số tự cảm L để tạo thành một mạch dao động điện từ lý tưởng trong mạch chọn sóng của một máy thu sóng điện từ. Khi 0 góc quay bằng α1 = 12 thì mạch thu được sóng có bước sóng 20 (m). Muốn bắt được sóng có bước sóng 49(m) thì góc quay α2 và hệ số tự cảm L phải có giá trị gần giá trị nào nhất sau đây 0 -6 0 -6 A. α2 = 109,5 ; L = 4,33.10 (H). B. α2 = 92,5 ; L = 4,33.10 (H). 0 -6 0 -6 C. α2 = 109,5 ; L = 3,21.10 (H). D. α2 = 129,5 ; L = 3,21.10 (H). [ ] Trang 12/14
13. 0 0 4 HD: Cα = C0 +kα. Khi α = 0 thì C = C0 = 10 pF; khi α = 180 thì C = 250 pF k = 3 0 4 Khi α = 12 thì C1 = 10 + .12 = 26 pF 3 -6 λ 1 = 20 m = 2 .c. L LC =1 4,33.10 (H) 2 C2 3 0 C2 = 156 pF α2 = (156-10)= 109,5 . 1 C1 4 Câu 7 (m đ 4): Hai tụ điện C1 = C2 mắc song song. Nối hai đầu bộ tụ với ắc qui có suất điện động E = 6V để nạp điện cho các tụ rồi ngắt ra và nối với cuộn dây thuần cảm L để tạo thành mạch dao động. Sau khi dao động trong mạch đã ổn định, tại thời điểm dòng điện qua cuộn dây có độ lớn bằng một nữa giá trị dòng điện cực đại, người ta ngắt khóa K để cho mạch nhánh chứa tụ C 2 hở. Kể từ đó, hiệu điện thế cực đại trên tụ còn lại C1 là: A. 3 3 (V). B. 3 (V). C. 3 5 (V). D. 2 (V). [ ] HD: Gọi C0 là điện dung của mỗi tụ điên. Năng lượng của mạch dao động khi chưa ngắt tụ C2 2 2 2 CU 2C0 E I 0 1 2 1 LI0 W0 W0 = 36C Khi i = , năng lượng từ trường WL = Li = 9C 2 2 0 2 2 4 2 4 0 3W0 Khi đó năng lượng điên trường WC = 27C ; năng ượng điên trường của mỗi tụ 4 0 WC1 =WC2 = 13,5C0 Sau khi ngắt một tụ năng lượng còn lại của mạch là 2 2 C1U1 C0U1 2 W = WL +WC1 = 22,5C0 W = 22,5C > U1 = 45 > U1 = 3 5 (V) 2 2 0 V-Tính chất sóng của ánh sáng Câu 1 (m đ 2): Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là a = 1(mm); màn E cách hai khe là D = 2 (m), nguồn sáng đơn sắc S phát bức xạ có bước sóng λ = 0,46 (m). Miền giao thoa rộng 4,2 (cm). Số vân sáng trên miền giao thoa là A. 43 vân sáng. B. 45 vân sáng. C.47 vân sáng. D. 44 vân sáng. Câu 2 (m đ3): Thực hiện giao thoa ánh sáng bằng khe Y-âng. Khoảng cách giữa hai khe 1(mm), màn quan sát đặt song song với mặt phẳng chứa hai khe và cách hai khe 2 (m). Chiếu sáng hai khe bằng ánh sáng trắng có bước sóng 0,4 (μm) ≤ λ ≤ 0,75 (μm). Có bao nhiêu bức xạ cho vân tối tại điểm N cách vân trung tâm 12mm ? A.7 bức xạ. B. 5 bức xạ. C. 8 bức xạ. D. 6 bức xạ. [ ] Câu 3 (m đ 3): Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng λ = 0,6 (m), khoảng cách hai khe a = 0,4 (mm), đặt màn quan sát cách mặt phẳng hai khe một khoảng D thì khoảng vân là 0,9 (mm). Khi khoảng cách từ màn quan sát đến mặt phẳng hai khe lần lượt là (D + x) và (D – i x) thì khoảng vân thu được trên màn là i và . Nếu khoảng cách từ màn quan sát đến mặt phẳng hai khe (D 3 + 4x) thì khoảng vân trên màn là A. 2,25 (mm). B. 1,80 (mm). C. 1,35 (mm). D. 2,70 (mm). [ ] ia HD ` D = = 0,6 m  D x 3 x = 0,3 m D’= 0,6+4.0,3 = 1,8 m i’= 2,7 mm D x Câu 4 (m đ3): Chiếu sáng hai khe Y-âng đồng thời hai bức xạ đơn sắc màu chàm có bước sóng λ1= 0,45 (m) và màu đỏ có bước sóng λ2= 0,72 (m). A và B là hai vị trí vân sáng trùng nhau của hai bức xạ trên. Trong khoảng AB số vị trí vân sáng có màu đỏ là 24 thì số vị trí vân sáng có màu chàm bằng Trang 13/14
14. A. 42. B. 40. C. 32. D. 35. [ ] k  0,72 8 HD: 1 giữa 2 hai vị trí trùng nhau có 7 vân màu chàm, 4 vân màu đỏ k2 1 0,45 5 24 vân màu đỏ thì có 6 khoảng số vân màu chàm quan sát được sẽ là 6x7 = 42 Câu 5 (m đ 4): Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng. Lần thứ nhất, ánh sáng dùng trong thí ghiệm có 2 loại bức xạ λ1= 0,56 (m) và λ2 với 0,67(m) ] k1 HD: Lần 1: k λ1 = 7 λ2 0,67(m) < λ2 = < 0,74(m) k = 9 λ2 = 0,72(m) 7 Lần 2: khi 3 vân sáng của 3 bức xạ trùng nhau thì x1 = x2 = x3 k  9 k  7 k  3 6 9 1 2 = ; 2 3 = , 1 3 = k2 1 7 k3 2 12 k3 1 4 8 12 Vị trí 3 vân sáng trùng nhau ứng với k1= 9, k2 = 7 và k3=12. Tổng số vân sáng đơn sắc giữa 2 vân cùng màu với vân trung tâm là : 8 + 6 +11 – 2 = 23 Câu 6 (m đ4): Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, hai khe cách nhau 0,5 (mm), màn quan sát cách mặt phẳng hai khe 2 (m), ánh sáng thí nghiệm có bước sóng 500 (nm). Ban đầu nguồn sáng S đặt cách mặt phẳng chứa hai khe 1 (m) và cách đều hai khe. Gọi O là vị trí vân sáng trung tâm trên màn. Cho nguồn S bắt đầu dao động điều hoà với biên độ 1 (mm), chu kỳ 4 (s) theo phương song song với mặt phẳng chứa hai khe và vuông góc với hai khe. Khoảng thời gian ngắn nhất kể từ lúc S bắt đầu dao động cho đến khi tại O thu được một vân tối là 1 1 1 1 . A. (s). B. (s). C. (s). D. (s). 2 3 12 6 HD: Khi nguồn S dịch chuyển thì hệ vân di chuyển ngược chiều S’ SI= 1m; IO = 2 m; SS’ = 1mm OO’ = 2 mm S1 O Khi S dao động với biên độ 1mm thì O dao động với S I biên độ 2mm với cùng chu kỳ S2 Khi O trở thành vân tối thì vân trung tâm di chuyển O’ i 1 D một đoạn = 1mm 2 2 a T 1 Thời gian ngắn nhất để O trở thành vân tối: Δt = s 12 3 Trang 14/14