10 câu trắc nghiệm vật lý khó Câu 1 lắc lò xo nằm ngang gồm lò xo có độ cứng k=100N/m, cầu nhỏ A có khối lượng 200g đứng yên, lò xo không biến dạng Quả cầu B có khối lượng 50g bắn vào cầu A dọc theo trục lò xo với tốc độ 4m/s lúc t = 0, va chạm cầu va chạm mềm dính chặt vào Hệ số ma sát vật mặt ngang 0,01, lấy g = 10m/s2 Tốc độ vật lúc gia tốc đổi chiều lần kể từ t = A 75cm/s B 80cm/s C 77cm/s D 79cm/s Giải: Gia tốc vật đổi chiều vật qua VTCB Chọn chiều dương hình vẽ Thời điểm gia tốc gia tốc đổi chiều lần thứ lúc hai vật qua gốc tọa độ O lần thứ 3.Do ta cần tìm vận tốc hai vật qua VTCB lầ thứ Vận tốc ban đầu hai vật VTCB m2 m1 + m2 (m1 + m2 ) v0 = m2v > v0 = Biên độ ban đầu lắc lò xo (m1 + m )v02 = kA 2 v = 0,8 m/s M’ O M x + µ(m1+m2)gA > A = 3,975 cm µ (m1 + m2 ) g k Độ gảm biên độ sau lần qua VTCB ∆A = = 0,05 cm Tổng quãng đường vật lần thứ vật qua VTCB: S = 2A + 2(A ∆A) +2(A - 2∆A) > S = 6A - 6∆A = 23,55 cm (m1 + m )V 2 (m1 + m2 )v02 (m1 + m2 )v02 = - AFms = - µ(m1+m2)gS V = v - 2µgS = 0,5929 > V = 77 cm/s Đáp án C Câu Trong thực hành học sinh muốn quạt điện loại 110 V 100W hoạt động bình thường điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220 V, nên mắc nối tiếp với quạt biến trở Ban đầu học sinh để biến trở có giá trị 100 Ω đo thấy cường độ dòng điện hiệu dụng mạch 0,5A công suất quạt điện đạt 80% Muốn quạt hoạt động bình thường phải điều chỉnh biến trở nào? Giải : 2 Gọi R0 , ZL , ZC điện trở thuần, cảm kháng dung kháng quạt điện Công suấ định mức quạt P = 100W ; dòng điện định mức quạt I Gọi R2 giá trị biến trở quạt hoạt động bình thường điện áp U = 220V Khi biến trở có giá tri R1 = 100Ω I1 = 0,5A, P1 = 0,80P = 80W P1 = I12R0 (1) > R0 = P1/I12 = 320Ω (2) U = Z1 U ( R0 + R1 ) + ( Z L − Z C ) = 220 4202 + ( Z L − Z C ) I1 = Suy (ZL – ZC )2 = (220/0,5)2 – 4202 > | ZL – ZC | ≈ 131Ω (3) Ta có P = I2R0 (4) U = Z Với I = U ( R0 + R2 ) + ( Z L − Z C ) (5) U R0 ( R0 + R ) + ( Z L − Z C ) M P= > R0 + R2 ≈ 371Ω > R2 ≈ 51Ω R2 < R1 > ∆R = R2 – R1 = - 49Ω Phải giảm 49Ω Câu Một đoạn mạch AB gồm đoạn AM MB mắc nối tiếp Đoạn AM gồm điện trở R nối tiếp với tụ điện C, đoạn MB có cuộn cảm L Đặt vào AB điện áp xoay chiều có tân số thay đổi điện áp tức thời AM MB luôn lệch pha π/2 Khi mạch cộng hưởng điện áp AM có giát rị hiệu dụng U1 trễ pha so với điện áp AB góc α1 Điều chỉnh tần số để điện áp hiệu dụng AM U2 điện áp tức thời AM lại trễ điện áp AB góc α2.Biết α1 + α2 = π/2 U1 = 0,75U2 Tính hệ số công suất mạch AM xảy cộng hưởng A 0,6 B 0,8 C D 0,75 Giải: Ta có uAM vuông pha với uMB Khi có cộng hưởng uAM trễ pha so với uAB tức trễ pha so với i góc α1 hệ số công suất mạch AM xảy cộng hưởng cos α1 Vẽ giãn đồ véc tơ hình vẽ Khi có cộng hưởng UAM1 = U1 góc ∠ BAM1 = α1 A Khi ∠ ABM1 = α2 Khi UAM2 = U2 góc ∠ BAM2 = α2 Khi ∠ ABM2 = α1 Do hai tam giác ABM1 = ABM2 -> UM1B = U2 Trong tam giác vuông ABM1 tanα1 = U2 U1 = 4A UAB M1 M2 B B Suy cos α1 = = 9,6 Đáp án A Câu Một hộp đen có đầu dây A, B, C, D chứa ba phần tử: điện trở R, cuộn dây cảm có độ tự cảm L tụ điện có điện dung C = 10 −3 5π (F) mắc nối π tiếp Mắc vào hai đầu A,B hiệu điện xoay chiều uAB = U0cos(100πt - ) (V) uCD = 2U0cos(100πt) (V) Biết mạch không xảy tượng cộng hưởng Các giá trị R L hộp đen là: 0,4 π 0,5 π A 20Ω; H B 20Ω; H C 40Ω; Giải: Giả sử phần tử mắc hình vẽ π 0,4 π H D 40Ω; X1 A 0,5 π H X3 X2 B D C Do uCD sớm pha uAB góc nên X1 điện trở R X3 cuộn dây cảm L 2U0R = U0L -> ZL = 2R Trong mạch không xảy tượng cộng hưởng nên ZL ≠ ZC = 10 −3 100π 5π = 0,5 π 50Ω -> L ≠ Do ta loại đáp án B D Với đáp án C ta có ZL = R = 40Ω ta loại đáp án C 0,4 π Với đáp án A ta có ZL = 40Ω -> L = H; R = 20Ω Chọn đáp án A Như toán cần nói rõ đầu dây theo thứ tựA., B, C, D Đáp án A Giải tổng quát Giả sử hộp đen có đầu dây mắc hình vẽ Ta kí hiệu đầu dây 1, 2, 3, Các đầu dây A B C D X1 X2 Tuy có khả xảy X2 R, L C X2 là tụ điện C ta có giải kết R X3 L C 3 X2 là cuộn dây L Ta có u12 u34 vuông pha ; u12 sớm pha nên u12 uCD u34 uAB Ta có U0CD = 2U0AB nên R = 2ZC = 100Ω R 0,5 π Lúc ZL ≠ ZC = 50Ω -> L ≠ Bài toán lời giải Đáp số R = 100Ω 0,5 π UL + UC = C L R Còn L ≠ X2 là R Có khả u13 vuông pha chậm pha u24 u13 uAB u24 uCD Lúc ta có giãn đồ hình vẽ Ta có UCD = 2U0; UAB = U0 -> C L UCD UL U0 Theo tính chất tam giác vuông UCD.UAB = UR(UL + UC ) > UR = U0 ; UC = Do đo R = 2ZC = 100Ω; ZL = 200Ω -> L = π ; UL = UAB UC H Câu Một lắc đơn gồm dây kim loại nhẹ dài 1m , dao động điều hòa với biên độ góc 0,2 rad từ trường mà cảm ứng từ có hướng vuông góc với mặt phẳng dao động lắc có độ lớn 1T Lấy g = 10m/s2 Tính suất điện động cực đại xuất treo lắc A 0,45V B 0,63V C 0,32V D 0,22V Giải: Phương trình dao động lắc đơn: α = α0cosωt với ω = Suất điện động cảm ứng xuất hai đầu dây treo: e = - Φ’(t) Với từ thông dây kim loại cắt trình dao động Φ = BS = B S diện tích hình quạt bán kính l; góc tâm α (rad) Φ= Bl 2 α0cosωt -> Φ’(t) = - Bl 2 α0ω sinωt g l αl 2 e = - Φ’(t) = Bl 2 α0ω sinωt = E0 sinωt Bl 2 Bl 2 g l 1.12 10 Suất điện động cực đại E0 = α0ω = α0 = 0,2 = 0,316 = 0,32V Đáp án C Câu 6: Mạch điện xoay chiều gồm cuộn dây tụ điện mắc nối tiếp, tụ điện có điện dung thay đổi Điện áp đặt vào đầu mạch có giá trị hiệu dụng U = 120 V, tần số không đổi Khi dung kháng ZC < ZCo có giá trị ZC để công suất tiêu thụ mạch Khi ZC > ZCo có giá trị công suất mạch tương ứng Khi ZC = ZCo điện áp hiệu dụng đầuP cuộn dây Pmax A 40 V B 120 V C 80 V D 240 V Giải: Ta có P = I2R = U 2R R + (Z L − Z C ) P0= PZC0 U 2R R + Z L2 U2 R Khi ZC = P0 = ; Khi ZC = ZL Pmax = Đồ thi phụ thuộc công suất P vào ZC hình vẽ Khi ZC < ZC0 có giá trị ZC để công suất tiêu thụ mạch Khi ZC > ZCo có giá trị công suất Khi ZC = ZC0 = 2ZL PZC0 = P0 U R + Z L2 ZL ZC0 U R + Z L2 R + (Z L − Z C ) R + Z L2 Khi Ud = = = U = 120V Đáp án B Câu Đặt điện áp xoay chiều có tần số không đổi vào hai đầu đoạn mạch AB gồm điện trở R, tụ điện C cuộn cảm L (L thay đổi được) Khi L=L0 điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm đạt cực đại ULmax Khi L = L1 L = L2 điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm có giá trị UL Biết UL/ULmax = k Tổng hệ số công suất mạch AB L = L1 L = L2 n.k Hệ số công suất mạch AB L = L0 có giá trị ? A.n B n/ C n/2 D n Giải: Khi L = L0 UL = ULmax > ZL0 = R + Z C2 ZC U R + Z C2 ULmax = R (*) Khi L = L1 L = L2 UL1 = UL2 = UL -> UZ L1 Z1 Ta có UL = I1ZL1 = UL U L max UL U L max R Z1 = R Z2 = + Z L2 (**) UZ L Z2 = Z L1 k R + Z C2 R + Z C2 R + Z C2 Z L1 = cosϕ1 = k > cosϕ1 = Z L2 Z L2 k R + Z C2 R + Z C2 R + Z C2 Z L2 = k R +Z cosϕ2 = k > cosϕ2 = k R + Z C2 C Z L1 cosϕ1 + cosϕ2 = cosϕ0 = = Z L1 Z L1 Z L2 + = nk > Z L1 + Z L2 n = R R R Z0 Z L0 R + (Z L0 − Z C ) = C = (***) R R +Z R +( − ZC )2 ZC R + Z C2 R2 + = R4 Z C2 = ZC R + Z C2 n R + Z C2 Từ (**) (***) ZC ZC R + Z R +Z cosϕ = = 2 C R +Z = R + Z C2 Z L0 -> R +Z C C Z L0 Z L0 = = C n = n Đáp án C Z L1 Z L2 R + ( Z L1 − Z C ) Chứng minh (**) Từ UL1 = UL2 -> R + ( Z L1 − Z C ) Z L21 > Z -> (R + C )( Z L21 - R + (Z L − Z C ) Z L22 = Z L22 ) = 2ZC( Z L1 - R +Z Z L21 < -> Z L2 ) > Z L1 = C + R + (Z L − Z C ) 2 Z L2 2Z C Z L1 = R + Z C2 Z L22 2Z C R + Z C2 = = - Z L0 2Z C Z L2 -> Z L0 = Z L1 + Z L2 Câu 8:Trong thí nghiệm Y-âng giao thoa ánh sáng, khoảng cách hai khe mm, khoảng cách từ hai khe đến 2m Nguồn sáng hỗn hợp dùng thí nghiệm phát hai xạ đơn sắc λ1=0,5 µm λ2=0,7 µm.Trên màn, hai điểm M, N hai bên vân trung tâm cách vân trung tâm khoảng 7mm quan sát tổng số vân sáng tối : A 45 B 40 C.47 D 43 Giải: i1 = 0,5 mm; i2 = 0,7 mm Vị trí vân sáng: x1 = k1i1 = 0,5k1 -> - < 0,5k1 < > - 14 < k1 < 14: Có 27 vân sáng xạ λ1 x2 = k2i2 = 0,7k2 -> - < 0,7k2 < > - 10 < k1 < 10: Có 19 vân sáng xạ λ2 Vị trí vân sáng hai xạ trùng nhau: x = 0,5k1 = 0,7k2 > k1 = 7n; k2 = 5n x = 0,5k1 = 3,5n (mm) - < 3,5 n < -> - < n < 2: có giá trị n Có vân sáng hai xạ trùng Tổng số vân sáng: Ns = 27 + 19 – = 43 Vị trí vân tối TN I âng vị trí vân tối hai xạ trùng nhau: xt = (k1 + 0,5)i1 = (k2 + 0,5)i2 xt = (k1 + 0,5).0,5 = (k2 + 0,5).0,7 > 5k1 = 7k2 + 2k + m −1 > k1 = k2 + > 2k2 +1 = 5m > k2 = 2m + -> m = 2n+1 k2 = 5n + 2; k1 = 7n + -> xt = (k1 + 0,5).0,5 = ( 7n + 3,5) 0,5 (mm) = 3,5n + 1,75 (mm) - < 3,5 n + 1,75 < -> - 2,5 < n < 1,5 -> - ≤ n ≤ có giá trị n ( -2 -1, 0, 1) Số vân tối Nt = Tổng số vân sáng tối là: 43 + = 47 Đáp án C Câu 9: Trong thí nghiệm giao thoa sóng nước với nguồn kết hợp dao động pha, tần số, biên độ dao động nguồn 2cm 3cm, hai nguồn cách 10cm, sóng tạo có bước sóng 2cm, giả sử sóng truyền không giảm biên độ Xác định số gợn hypelbol mà phần tử môi trường 13 dao động với biên độ cm A 21 B 20 C 10 D 11 2 + 32 13 Giải: Các phần tử M môi trường dao động với biên độ cm = hai sóng truyền từ nguồn đến M vuông pha Xét điểm M đoạn S1S2 nối hai nguồn S1M = d1; S2M = d2 (0 < d2 < 10cm) Giả sử u1 = 2cosωt u2 = 3cosωt > u1M = 2cos(ωt - 2πd λ ) cm 2π (d − d ) λ 2πd1 λ ) cm; u2M = 3cos(ωt π U1M u2M vuông pha với = + 2kπ -> d2 – d1 = ( +k)λ = 2k + 0,5 (cm)(*) Mặt khác d1 + d2 = 10 cm (**) Từ (*) (**) > d2 = k + 5,25 < d2 = k + 5,25 < 10 > - ≤ k ≤ Có 10 giá trị k Số gợn hypelbol mà phần tử môi trường dao động với biên độ cm.là 10 Chọn đáp án C 13 Câu 10: Một sóng truyền thẳng từ nguồn điểm O tạo bước sóng 10cm Xét điểm A, B, C phía so với O phương truyền sóng cách O 5cm, 8cm 25 cm Xác định đoạn BC điểm mà A lên độ cao cực đại điểm qua vị trí cân A B C D Giải: Ta thấy AC = 20 cm = 2λ Do A lên độ cao cực đại C lên độ cao cực đại Khi đoạn AC điểm qua vị trí cân cách A khoảng d = 0 Đáp án A λ λ λ với k = 0, 1, 2, < 10 -> ≤ k ≤ có giá trị k = 2,5 cm Do đoạn BC số điểm qua vị trí cân