Lời giải chi tiết các câu khó trong đề thi THPT quốc gia năm 2017 môn vật lý

MÃ ĐỀ 201 Lời giải - Suất điện động ba cuộn dây đôi lệch pha 2π rad, ta có: 2π  2π    e1 = E 0cos ( ωt + ϕ ) , e = E cos  ωt + ϕ + ÷, e3 = E 0cos  ωt + ϕ − ÷     2π  2π     4π  - Ta có: e e3 = E cos  ωt + ϕ + ÷.cos  ωt + ϕ − ÷ = E [cos2 ( ωt + ϕ ) + cos  ÷]       e e3 = E 02 3E  4π  [cos2 ( ωt + ϕ ) + cos  ÷] = E 02 cos ( ωt + ϕ ) −   - Theo ra: e1 = E cos ( ωt + ϕ ) = 30 ⇒ cos ( ωt + ϕ ) = - Từ (1) (2): 302 − 30 E0 (1) (2) 3E 02 = −300 ⇒ E = 40 V → Đáp án B Lời giải: - Gọi: P công suất truyền đi; Pi1, Pi2 công suất nơi tiêu thụ ( công suất có ích) lúc trước sau; ∆P1 , ∆P2 công suất hao phí đường dây truyền tải lúc trước sau; U, UR U’ điện áp trạm phát, độ sụt áp dây điện áp nơi tiêu thụ '  Pi1 = 0,8P = U1.I1.cosϕtt ⇒ U1' = 5U1R - Khi H = 80% :   ∆P1 = 0, 2P = I1 R - Khi giảm hao phí lần: ∆P2 = ∆P1 = 0, 05P ⇒ Pi2 = 0,95P  Pi2 = 0,95P = U '2 I cosϕtt 95 ⇒ U '2 = U 2R   ∆P2 = 0, 05P = I R - Ta có: uur ur ur 2 U1 = U1R + U1' ⇒ U12 = U1R + ( U1' ) + 2U1R U1' cosϕtt 2 2 U12 = U1R + 25U1R + 10U1R 0,8 = 34U1R (1) uur ur ur 2 - Tương tự: U = U 2R + U '2 ⇒ U 22 = U 2R + ( U '2 ) + 2U 2R U '2 cosϕtt 9649  95   95  U 22 = U 22R +  ÷ U 2R +  ÷U 2R 0,8 = U 2R 16  4   (2) ∆P2  I  = ÷ = - Ta có: ∆P1  I1  (3) U  9649  I  U2 = 2,106 →Đáp án A - Từ (1) (2):  ÷ =  ÷ ⇒ U1  U1  16.34  I1  Lời giải: - Chọn chiều dương trục tọa độ hướng xuống - Thế đàn hồi lò xo: Wdh = k ( ∆l0 + x ) - Tại thời điểm: • t = 0, 05 s t = 0,15 s, Wdh = → x = −∆l0 ( vị trí lò xo không biến dạng) • t = 0,1 s, vật vị trí cao nhất: x = −A • t = 0,25 s, vật vị trí thấp nhất: x = + A - Chu kỳ: T 20π = 0, 25 − 0,1 ⇒ T = 0,3 s ⇒ ω = (rad/s) ⇒ ∆l0 = (m) 400 - Khoảng thời gian từ t = 0,1 s đến t = 0,15 s ứng với T/6 chứng tỏ vật theo chiều từ vị trí x = −A đến x = − A A ⇒ ∆l0 = ⇒ A = 0, 045 m 2 - Thời điểm t = 0, vật vị trí x = - Ta có: ∆l0 = A A A 20000 , ta có: Wdh = k  + ÷ = 0, 25 ⇒ k = (N/m) 2 2 2 81 mg ⇒ m ≈ 0,56 kg → Đáp án C k Lời giải: - Gọi x khoảng cách từ điểm có biên độ mm đến nút gần k số bó sóng - Hai điểm có biên độ mm xa thuộc bó sóng cùng, chúng cách hai đầu dây (2 nút) đoạn x, ta có: k - Ta có: < x < λ − 2x = 80 λ λ ⇒ 5,33 < k < 6,33 ⇒ k = Thay vào (1) ta được: − 2x = 80 λ - Khoảng cách điểm xa dao động pha: − 2x = 65 - Từ (1’) (2): λ = 30 cm x = 5cm = (2) λ - Biên độ dao động điểm cách nút đoạn x = - Tỉ số: v max ωA b 2πA b = = = v λ.f λ (1’) λ 2πx A b 10 = ⇒ Ab = A = A b sin λ 0, 01 = 0,12 →Đáp án A 0,3 2π ĐỀ 202 Lời giải: - Vị trí vân sáng xạ trùng thỏa mãn: x s1 = x s2 = x s3 ⇔ 440k1 = 660k = λ.k ( k1 ≠ k ≠ k ) ⇒λ= 440.k1 (nm) (*) k3 ( 380 ≤ 440.k1 ≤ 760 ) k3 - Vị trí trùng vân sáng ứng với bước sóng 440 nm 660 nm: x s1 = x s2 ⇔ 440k1 = 660k k = 3t ⇒ ( t ∈ Z) k = 2t  k1 = ⇒ k = 2,3 ( loại) - Ứng với t = 1:  k =  k1 = ⇒ k = 4,5, ⇒ k = nm - Ứng với t = 2:  k = - Với vị trí vân sáng xạ 440 nm 660 nm trùng ứng với (t = 3, 4, 5,….) có thêm nhiều xạ khác cho vân sáng Số vân sáng vị trí lớn 3, không thỏa mãn điều kiện đề - Vậy vị trí có trùng vân sáng ứng với xạ: 440 nm, 660 nm λ vị trí vân sáng bậc xạ 440 nm, bậc bậc xạ 660 nm bậc xạ λ Thay k3 = vào (*) ta được: λ = 528 nm → Chọn C Lời giải: N ∆MHN : ∆AHB ⇒ 302 − x 30 + x = ⇒ x ≈ 25, 05 30 100 AH = 0,5505 - Ta có: cos ϕ = AB - Ta có: P = U.I.cos ϕ = 110,1 (W).→ Đáp án B 30 A 30 M x 302 − x 2r I H 100 100 B Lời giải: + Tổng số ba vôn kế: UR + UL + UC = U R + ( Z L − ZC ) ( R + Z L + ZC ) = + Đặt: ( 200 + ZC ) = X ⇒ ZC = X − 200 + Hàm số: y = 100 ( 200 + ZC ) 1002 + ( 100 − ZC ) ⇒ UR + UL + UC = 100.X X − 600X + 105 = 100 105 600 − +1 X X 1000 105 600 = ⇒X= − + đạt giá trị cực tiểu tại: X 10 X X ⇒ ( U R + U L + U C ) max = 100 1000 1000  1000  + 105  ÷ − 600   = 316, V→ Chọn D Lời giải: - Vị trí đặt nguồn âm có tọa độ x0 Từ đồ thị nhận thấy nguồn âm phải đặt vị trí có x0 < - Cường độ âm điểm có tọa độ x: I = P 4π ( x − x )  x = P ⇒ = 2,5.10−9 - Ta có:  −9 2 4πx  I = 2,5.10 ( W / m ) 2  x = m I ( − x0 )  = ⇒ ⇒ x = −2m - Tỉ số cường độ âm vị trí x = x = 2: =  I' x 02  x = −2m I ( − x0 ) 2,5.10−9 - Tỉ số cường độ âm vị trí x = x = 4: = = ⇒ I '' = W / m2 ) ( I '' x0 ⇒ L = 10.log I '' 2,5.10−9 = 10.log = 24, 43 dB→ Đáp án A I0 9.10−12 Lời giải: - Gọi x1, x2 x3 li độ D1, D2 D3  π  2π   x12 = x1 + x = 3cos  ωt + ÷   ⇒ x1 − x = 6cos  ωt + - Ta có:   ÷ = x1−3    x = x + x = 3cosωt  23 - Biểu diễn giản đồ véc-tơ: ur A12 ↔ x12 ur A 23 ↔ x 23 , với: ur A1−3 ↔ x1−3 - Từ giản đồ: ur ur ur A12 = A1 + A ur ur ur A 23 = A + A ur ur ur A1−3 = A1 − A A2 A 3 1,5 = 12 = ⇒ A2 = sin 30 sin α sin α sin α - A ⇔ sin α = ⇒ A = 1,5 ≈ 2, cm.→Đáp án A ur A1−3 ur A2 α ur A1 ur A12 300 ur A 23 ur A3 ur A2 ĐỀ 203 Lời giải: - Suất điện động ba cuộn dây đôi lệch pha 2π rad, ta có: 2π  2π    e1 = E 0cos ( ωt + ϕ ) , e = E cos  ωt + ϕ + ÷, e3 = E 0cos  ωt + ϕ − ÷     - Ta có: e − e3 = 2E sin ( ωt + ϕ ) sin - Theo ta có: cos ( ωt + ϕ ) = 2π 302 = 3E sin ( ωt + ϕ ) ⇒ sin ( ωt + ϕ ) = (1) 3E e12 302 = (2) E 02 E 02 302 302 + = ⇒ E = 34, 64 V.→Đáp án C - Từ (1) (2): 3E 02 E 02 Lời giải: - Gọi A0 biên độ vật lúc ban đầu - Độ giảm biên độ sau chu kỳ: ∆A = 4µmg 4µmg ⇒ = 0, 02 k k.A - Biên độ vật sau hai chu kỳ: A = A − 8µmg = 0,96A k 1 k.A 02 − k ( 0,96A ) 100% = 7,84% - Phần trăm bị sau hai chu kỳ liên tiếp: 2 k.A → Đáp án D Lời giải: 2 2 - Ta có: ( m1 − m ) r0 = 27r0 ⇒ m1 − m = 27 (1) - Động electron quỹ đạo dừng m2: K = K1 + 300 K1 = 4K1 100 v  m  K ⇒ = ÷ = ÷ =4 K1  v1   m  (2) - Từ (1) (2): m1 = ⇒ r = 36r0 →Đáp án C Lời giải: - Ta có: U RL = U R + ZL2 R + ( Z L − ZC ) - U RL = const R thay đổi ⇒ ZC = 2ZL U RL = U ⇒ U = 200V - Ta có: U C = U.ZC R + ( Z L − ZC ) - Khi R = 80Ω : U C = U.ZC R + ( ZL − ZC ) 2 = - Điện áp hiệu dụng hai đầu biến trở: U R = 400.ZL 802 + ZL2 = 240 ⇒ ZL = 60Ω ⇒ ZC = 120Ω U.R R + ( Z L − ZC ) 2 = 200.80 802 + 60 = 160V →Đáp án A Lời giải: - Chọn mốc tính O - Gọi α biên độ góc lắc có chiều dài 1,92 m 1, 28  h A = 1,92 ( − cosα ) - Ta có:  0  h C = 1,92 − 0, 64.cos8 − 1, 28.cos4 1,92 1,92 0, 64 - Bảo toàn vị trí A C ta được: mgh A = mgh C hC ⇒ 1,92 ( − cosα ) = 1,92 − 0, 64.cos80 − 1, 28.cos40 ⇒ α ≈ 5, - Gọi tAOB thời gian vật theo chiều từ A qua O đến B; tBC thời gian vật từ B đến C - Chu kỳ dao động lắc: T = ( t AOB + t BC ) - Để tính hai khoảng thời gian ta xét dao động hai lắc đơn: lắc thứ có chiều dài dây treo 1,92m dao động với biên độ góc 5,7 lắc thứ hai có chiều dài dây treo 0,64 m, dao động với biên độ góc 80 α −5, −4 0 t AOB = 0,374T1 = 0,374.2π +5, α −8 0 1,92 = 1, 036s π2 t BC = - Chu kỳ: T = 2, 605 ≈ 2, 61s → Chọn B Lời giải: - Số đường cực đại: − AB AB 0 2 - Từ điều kiện: x ≥ ⇒ 100 − ( 1,5k ) ≥ ⇔ −3,3 ≤ k ≤ 3,3 ⇒ k = 0, ±1, ±2, ±3 Có điểm cực đại thuộc ∆→ Chọn A Lời giải: - Gọi: P1 P2 công suất truyền lúc trước lúc sau; Pi công suất nơi tiêu thụ ∆P1 , ∆P2 công suất hao phí đường dây truyền tải lúc trước sau; U, UR U’ điện áp trạm phát, độ sụt áp dây điện áp nơi tiêu thụ '  Pi = 0,8P1 = U1.I1.cosϕtt ⇒ U1' = 5U1R - Khi H = 80% :   ∆P1 = 0, 2P1 = I1 R ' 45  Pi = 0,9P2 = U I cosϕtt ⇒ U '2 = U 2R - Khi H = 90% :   ∆P2 = 0,1P2 = I2 R uur ur ur 2 - Ta có: U1 = U1R + U1' ⇒ U12 = U1R + ( U1' ) + 2U1R U1' cosϕtt 2 2 U12 = U1R + 25U1R + 10U1R 0,8 = 34U1R (1) uur ur ur 2 - Tương tự: U = U 2R + U '2 ⇒ U 22 = U 2R + ( U '2 ) + 2U 2R U '2 cosϕtt 2329  45   45  U 22 = U 22R +  ÷ U 22R +  ÷U 2R 0,8 = U 2R 16     (2) P ∆P2 i  I  = = = ÷ - Ta có: ∆P1 P  I1  i (3) U  2329  I  U2 = 1,379 ≈ 1,38 →Chọn B - Từ (1) (2):  ÷ =  ÷ ⇒ U1  U1  16.34  I1  ĐỀ 204 Lời giải: - Để dải quang phổ bậc cao (bậc k) chiếm chỗ dải quang phổ bậc thấp (bậc m) thì: x t ( m ) < x t ( k ) ≤ x d ( m ) ⇔ m.i t < k.i t ≤ m.i d ⇔ m < k ≤ 2m • m = 1: k = 2→ dải quang phổ bậc tiếp giáp với dải bậc • m = 2: k = 3, 4→ phần dải quang phổ bậc bị chiếm dải bậc bậc Do vị trí chung dải có vân sáng nằm trùng • m = 3: k = 4, 5, 6→ phần dải quang phổ bậc bị chiếm dải bậc 4, bậc bậc Do vị trí chung dải có vân sáng nằm trùng • m = 4: k = 5, 6, 7, 8→ phần dải quang phổ bậc bị chiếm dải bậc 5, bậc 6, bậc bậc Do vị trí chung dải có vân sáng nằm trùng - Vị trí M vị trí vân bậc ứng với bước sóng 380 nm: xM = kλD 8.0,38.10−6.2 = = 6, 08 mm, gần giá trị 6,3 mm nhất→ Chọn B a 10−3 Lời giải: - Từ đồ thị nhận thấy trường hợp khóa K mở K đóng điện áp cực đại hai đầu M, B: U 0MB = 100 V ⇒ U MB = 50 V + K đóng: U MB = I ( r + Z 2 L )= U ( r + Z2L ) ( R + r) + Z2L ( = 50 ) 2 Z  1+  L ÷  50  r   ⇒ =  ÷ ÷  ZL   U  9+ ÷  r  + K mở: U MB (1) = I [r + ( ZL − ZC ) ] = 2 2 U [r + ( ZL − ZC ) ] ( R + r) + ( ZL − ZC ) ( = 50 ) 2  Z − ZC  1+  L ÷  50  r   = ⇒  ÷ ÷  Z L − ZC   U  9+ ÷ r   (2) A ur UR  U r1 = U r = U r - Do ZC = 2Z L ⇒ Z1 = Z ⇒ I1 = I :   U R1 = U R = U R = 2U r M 60 600 ur UC ur Ur 50 2  Z − ZC  Z  1+  L ÷ 1+  L ÷ r  r  =   ⇔ Z2 = Z − Z ⇔ Z = 2Z ( L C) L C L 2  ZL   Z L − ZC  9+ ÷ 9+ ÷ r  r     U MN = I Zd = I1.Zd = 50 V  - Khi K mở:  2  U AN = I ( R + r ) + Z L = I1.Z1 = U ur UL 50 - Từ (1) (2): N U U B r I - Dễ dàng chứng minh ∆ANB M trọng tâm tam giác - Theo giản đồ véc-tơ, ta có: U r = 50 2.cos600 = 25 V; U R = 2U r = 50 V; U L = 50 2.sin 600 = 25 V ( UR + Ur ) U= + U 2L = ( 75 ) + ( 25 ) 2 = 50 ≈ 122,5 V → Chọn D Lời giải: + Khi hệ cân bằng: Vật A vị trí O, vật B vị trí N, lò xo dãn đoạn ∆l o ∆l o = mA + mB 0,3 g = 10 = cm k 75 + Ban đầu giữ vật B vị trí lò xo dãn đoạn 9, 66 = + cm thả nhẹ ⇒ Biên độ dao động A = cm; ω = k = 5π rad/s mA + mB + Khi thả tay để vật lên: vật A tới vị trí G lò xo không biến dạng (F đh = 0) dây nối A B bắt đầu bị trùng, vật B tiếp tục chuyển động lên (do quán tính), thời gian vật A tiếp tục dao động điều hòa quanh vị trí cân O’ với (OO’ = 8/3 cm với tần số góc ω = k = 5π rad/s mA + Tốc độ vật A qua vị trí G: v A = ω A − x = 5π 2 A ( 2) k − (−4) = 20π cm/s G A + Biên độ dao động vật A sau dây trùng: 2 O v     20π  A = x + A ÷ = − ÷ + = cm ÷  ω'     5π  A + Thời gian từ lúc thả đến lúc A qua G: t1 = + Thời gian vật A từ vị trí G ( x = − ∆l o O' B T T 2π + = = 0,15 s 8 5π cm) theo chiều hướng lên đến vị trí cao x ( x = −A = − T ' 2π 0,1 cm): t = = = 0, 038 s 6 75 + Tổng thời gian từ lúc thả đến lúc vật A dừng lại lần đầu (lên đến vị trí cao nhất): t = t1 + t ≈ 0,19 s → Chọn A Lời giải: + Giả sử pt hai nguồn: u1 = u = A cos ( ωt + ϕ ) + Phương trình dao động M thuộc vùng giao thoa: u M = 2A.cos π ( d1 − d ) π ( d1 + d ) cos[ωt + ϕ − ] λ λ + M cực đại giao thoa: d1 − d = kλ ( k ∈ Z ) ⇒ u M = 2A.cos kπ.cos[ωt + ϕ − (1) π ( d1 + d ) ] λ + Độ lệch pha M nguồn: ∆ϕS1 /M = π ( d1 + d ) λ ( k chẵn) ∆ϕS1 /M = π ( d1 + d ) ±π λ ( k lẻ) + Nếu k số chẵn, M pha với S1: + Nếu k số lẻ, M pha với S1: π ( d1 + d ) = m.2π ⇒ d1 + d = 2mλ λ π ( d1 + d ) ± π = m.2π ⇒ d1 + d = ( 2m ± 1) λ λ + Tổng quát: M pha với S1: d1 + d = nλ (2) ( Với n chẵn lẻ với k) + Điều kiện: n ∈ Z d1 + d ≥ S1S2 ⇒ n = 6, 7,8, + Số đường cực đại: −S1S2 < kλ < S1S2 ⇒ k = ±5, ±4, , ±1, + M vừa cực đại vừa dao động pha với nguồn n k số chẵn số lẻ k = −4 n=6 d1 S1 d2 h S2  ( n + k) λ d1 = + Từ (1) (2):  d = ( n − k ) λ  2 + Các điểm vừa cực đại ( thuộc hypebol) dao động pha với nguồn ( thuộc elip) Vậy điểm giao điểm hypebol elip Điểm gần S 1S2 giao điểm ứng với n = k = -4 n = k = -5 d1 = λ + TH1: n = k = -4 ⇒  d = 5λ 2 - Ta có: d = d1 + ( S1S2 ) − 2d1.S1S2 cosα ⇔ 25 = + 5, − 2.5, 6.cosα ⇒ cosα = 23 35 ⇒ h = d1.sin α = λ − cosα ≈ 0, 754λ d1 = λ + TH2: n = k = -5 ⇒   d = 6λ 2 - Ta có: d = d1 + ( S1S2 ) − 2d1.S1S2 cosα ⇔ 36 = + 5, − 2.5, 6.cosα ⇒ cosα = − ⇒ h = d1.sin α = λ − cosα ≈ 0,946λ > 0, 754λ → Khoảng cách ngắn từ M đến S1S2 là: h = 0, 754λ → Chọn A 13 40 ... thời gian vật theo chi u từ A qua O đến B; tBC thời gian vật từ B đến C - Chu kỳ dao động lắc: T = ( t AOB + t BC ) - Để tính hai khoảng thời gian ta xét dao động hai lắc đơn: lắc thứ có chi u... 25 ) 2 = 50 ≈ 122,5 V → Chọn D Lời giải: + Khi hệ cân bằng: Vật A vị trí O, vật B vị trí N, lò xo dãn đoạn ∆l o ∆l o = mA + mB 0,3 g = 10 = cm k 75 + Ban đầu giữ vật B vị trí lò xo dãn đoạn 9,... + mB + Khi thả tay để vật lên: vật A tới vị trí G lò xo không biến dạng (F đh = 0) dây nối A B bắt đầu bị trùng, vật B tiếp tục chuyển động lên (do quán tính), thời gian vật A tiếp tục dao động