10 câu trắc nghiệm vật lý khó

10 câu trắc nghiệm vật lý khó
Câu 1. 1 con lắc lò xo nằm ngang gồm lò xo có độ cứng k=100N/m, và quả cầu
nhỏ A có khối lượng 200g đang đứng yên, lò xo không biến dạng. Quả cầu B có
khối lượng 50g bắn vào quả cầu A dọc theo trục lò xo với tốc độ 4m/s lúc t = 0, va
chạm giữa 2 quả cầu là va chạm mềm và dính chặt vào nhau. Hệ số ma sát giữa vật
và mặt ngang là 0,01, lấy g = 10m/s2. Tốc độ của 2 vật lúc gia tốc đổi chiều lần 3
kể từ t = 0 là.
A. 75cm/s B. 80cm/s C. 77cm/s D. 79cm/s
Giải: Gia tốc của vật đổi chiều mỗi khi vật qua VTCB
Chọn chiều dương như hình vẽ. Thời điểm gia tốc gia tốc đổi chiều lần thứ 3 là lúc
hai vật
qua gốc tọa độ O lần thứ 3.Do đó ta cần tìm vận tốc của hai vật khi qua VTCB lầ
thứ 3
Vận tốc ban đầu của hai vật khi ở VTCB
m2
m1 + m2

(m1 + m2 ) v0 = m2v ------> v0 =
Biên độ ban đầu của con lắc lò xo
(m1 + m 2 )v02
2

=

kA 2
2

v = 0,8 m/s

M’

O

M

x

+ µ(m1+m2)gA------> A = 3,975 cm

2 µ (m1 + m2 ) g
k

Độ gảm biên độ sau mỗi lần qua VTCB ∆A =
= 0,05 cm
Tổng quãng đường vật đã đi được khi lần thứ 3 vật qua VTCB: S = 2A + 2(A ∆A) +2(A - 2∆A)
----> S = 6A - 6∆A = 23,55 cm
(m1 + m 2 )V 2
2

(m1 + m2 )v02
2

(m1 + m2 )v02
2

=
- AFms =
- µ(m1+m2)gS
V = v - 2µgS = 0,5929 --------> V = 77 cm/s. Đáp án C
Câu 2. Trong một giờ thực hành một học sinh muốn một quạt điện loại 110 V 100W hoạt động bình thường dưới điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 220 V,
nên mắc nối tiếp với quạt một biến trở. Ban đầu học sinh đó để biến trở có giá trị

100 Ω thì đo thấy cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 0,5A và công suất
của quạt điện đạt 80%. Muốn quạt hoạt động bình thường thì phải điều chỉnh biến
trở như thế nào?
Giải :
2

2
0


Gọi R0 , ZL , ZC là điện trở thuần, cảm kháng và dung kháng của quạt điện.
Công suấ định mức của quạt P = 100W ; dòng điện định mức của quạt I. Gọi R2 là
giá trị của biến trở khi quạt hoạt động bình thường khi điện áp U = 220V
Khi biến trở có giá tri R1 = 100Ω thì I1 = 0,5A, P1 = 0,80P = 80W
P1 = I12R0 (1) ------> R0 = P1/I12 = 320Ω (2)
U
=
Z1

U
( R0 + R1 ) 2 + ( Z L − Z C ) 2

=

220
4202 + ( Z L − Z C ) 2

I1 =
Suy ra
(ZL – ZC )2 = (220/0,5)2 – 4202 ------> | ZL – ZC | ≈ 131Ω (3)

Ta có P = I2R0 (4)
U
=
Z

Với I =

U
( R0 + R2 ) 2 + ( Z L − Z C ) 2

(5)

2

U R0
( R0 + R 2 ) 2 + ( Z L − Z C ) 2

M

P=
--------> R0 + R2 ≈ 371Ω ------> R2 ≈ 51Ω
R2 < R1 ----> ∆R = R2 – R1 = - 49Ω. Phải giảm 49Ω
Câu 3. Một đoạn mạch AB gồm đoạn AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn AM gồm
điện trở R nối tiếp với tụ điện C, còn đoạn MB chỉ có cuộn cảm L. Đặt vào AB
một điện áp xoay chiều chỉ có tân số thay đổi được thì điện áp tức thời trên AM và
trên MB luôn luôn lệch pha nhau π/2. Khi mạch cộng hưởng thì điện áp trên AM
có giát rị hiệu dụng U1 và trễ pha so với điện áp trên AB một góc α1. Điều chỉnh
tần số để điện áp hiệu dụng trên AM là U2 thì điện áp tức thời trên AM lại trễ hơn
điện áp trên AB một góc α2.Biết α1 + α2 = π/2 và U1 = 0,75U2. Tính hệ số công suất
của mạch AM khi xảy ra cộng hưởng A. 0,6 B. 0,8

C. 1 D. 0,75
Giải: Ta luôn có uAM vuông pha với uMB
Khi có cộng hưởng uAM trễ pha so với uAB tức trễ pha so với i góc α1
do đó hệ số công suất của mạch AM khi xảy ra cộng hưởng là cos α1
Vẽ giãn đồ véc tơ như hình vẽ
Khi có cộng hưởng UAM1 = U1 góc ∠ BAM1 = α1
A
Khi đó ∠ ABM1 = α2
Khi UAM2 = U2 góc ∠ BAM2 = α2
Khi đó ∠ ABM2 = α1
Do vậy hai tam giác ABM1 = ABM2
---> UM1B = U2
Trong tam giác vuông ABM1 tanα1 =

U2
U1

=

4A
3

UAB

2
1

M1

2

1

M2

B

B


3
5

Suy ra cos α1 = = 9,6 Đáp án A
Câu 4. Một hộp đen có 4 đầu dây A, B, C, D chứa ba phần tử: điện trở thuần R,
cuộn dây thuần cảm có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C =

10 −3
5π

(F) mắc nối
π
2

tiếp. Mắc vào hai đầu A,B một hiệu điện thế xoay chiều uAB = U0cos(100πt - )
(V) thì uCD = 2U0cos(100πt) (V). Biết rằng trong mạch không xảy ra hiện tượng
cộng hưởng . Các giá trị R và L của hộp đen là:
0,4
π

0,5

π

A. 20Ω;
H.
B. 20Ω;
H.
C. 40Ω;
Giải:
Giả sử các phần tử được mắc như hình vẽ
π
2

0,4
π

H.

D. 40Ω;
X1

A

0,5
π

H.
X3

X2
B

D

C

Do uCD sớm pha hơn uAB một góc
nên X1 là điện trở thuần R còn X3 là cuộn dây thuần
cảm L. 2U0R = U0L -----> ZL = 2R

Trong mạch không xảy ra hiện tượng cộng hưởng nên ZL ≠ ZC =

1
10 −3
100π
5π

=

0,5
π

50Ω-----> L ≠
Do đó ta loại đáp án B và D. Với đáp án C ta có ZL = R = 40Ω ta cũng loại đáp án
C
0,4
π

Với đáp án A ta có ZL = 40Ω ---> L =
H; và R. = 20Ω. Chọn đáp án A.
Như vậy bài toán cần nói rõ 4 đầu dây theo thứ tựA., B, C, D. Đáp án A

Giải tổng quát Giả sử hộp đen có 4 đầu dây được mắc như hình vẽ
Ta kí hiệu các đầu dây là 1, 2, 3, 4. Các đầu dây này có thể
là A hoặc B hoặc C hoặc D
X1
X2
Tuy vậy có 3 khả năng xảy ra khi X2 có thể là 1
2
R, L hoặc C
1. X2 là là tụ điện C ta có bài giải và kết quả như trên
R
1

X3

L

C
2

4

3

3

4


2. X2 là là cuộn dây L
Ta có u12 và u34 vuông pha ; u12 sớm pha hơn

nên u12 là uCD còn u34 là uAB
Ta có U0CD = 2U0AB nên R = 2ZC = 100Ω.

R
1

0,5
π

2

Lúc này ZL ≠ ZC = 50Ω -----> L ≠
Bài toán không có lời giải duy nhất. Đáp số R = 100Ω.
1
0,5
π

UL + UC =

4

3

C

L

R
2

4

3

Còn L ≠
3. X2 là là R .
Có khả năng u13 vuông pha và chậm pha hơn u24
u13 là uAB u24 là uCD .Lúc này ta có giãn đồ như hình vẽ
Ta có UCD = 2U0; UAB = U0--->
5

C

L

UCD UL

U0 Theo tính chất của tam giác vuông
2

UCD.UAB = UR(UL + UC ) ------> UR =

5

1

U0 ; UC =

Do đo R = 2ZC = 100Ω; ZL = 200Ω ---> L =

2
π

5

4

; UL =

5
UAB

UC

H.

Câu 5. Một con lắc đơn gồm 1 dây kim loại nhẹ dài 1m , dao động điều hòa với
biên độ góc 0,2 rad trong một từ trường đều mà cảm ứng từ có hướng vuông góc
với mặt phẳng dao động của con lắc và có độ lớn 1T. Lấy g = 10m/s2. Tính suất
điện động cực đại xuất hiện trên thanh treo con lắc
A. 0,45V B. 0,63V C. 0,32V D. 0,22V
Giải: Phương trình dao động của con lắc đơn: α = α0cosωt với ω =
Suất điện động cảm ứng xuất hiện giữa hai đầu dây treo: e = - Φ’(t)
Với từ thông do dây kim loại cắt trong quá trình dao động Φ = BS = B
S là diện tích hình quạt bán kính l; góc ở tâm là α (rad)
Φ=

Bl 2
2

α0cosωt -----> Φ’(t) = -

Bl 2
2

α0ω sinωt

g
l

αl 2
2


e = - Φ’(t) =

Bl 2
2

α0ω sinωt = E0 sinωt
Bl 2
2

Bl 2
2

g
l

1.12

2

10
1

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 và tụ điện mắc nối tiếp, tụ điện có
điện dung thay đổi được. Điện áp đặt vào 2 đầu mạch có giá trị hiệu dụng U = 120
V, tần số không đổi. Khi dung kháng ZC < ZCo thì luôn có 2 giá trị của ZC để công
suất tiêu thụ của mạch bằng nhau. Khi ZC > ZCo thì chỉ có 1 giá trị công suất của
mạch tương ứng. Khi ZC = ZCo thì điện áp hiệu dụng giữa 2 đầuP cuộn dây là
Pmax
A. 40 V. B. 120 V. C. 80 V. D. 240 V.
Giải: Ta có P = I2R =

U 2R
R 2 + (Z L − Z C ) 2

P0= PZC0

U 2R
R 2 + Z L2

U2

R

Khi ZC = 0 P0 =
; Khi ZC = ZL Pmax =
.
Đồ thi phụ thuộc của công suất P vào ZC như hình vẽ
Khi ZC < ZC0 thì luôn có 2 giá trị của ZC để công suất tiêu thụ
của mạch bằng nhau. Khi ZC > ZCo thì chỉ có 1 giá trị công suất
Khi ZC = ZC0 = 2ZL thì PZC0 = P0
U R 2 + Z L2

ZL

ZC0

U R 2 + Z L2

R 2 + (Z L − Z C 0 ) 2

R 2 + Z L2

Khi đó Ud =
=
= U = 120V. Đáp án B
Câu 7. Đặt điện áp xoay chiều có tần số không đổi vào hai đầu đoạn mạch AB gồm
điện trở thuần R, tụ điện C và cuộn cảm thuần L (L thay đổi được). Khi L=L0 thì điện
áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm đạt cực đại và bằng ULmax . Khi L = L1 hoặc L =
L2 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm có giá trị như nhau và bằng UL. Biết
rằng UL/ULmax = k. Tổng hệ số công suất của mạch AB khi L = L1 và L = L2 là n.k. Hệ
số công suất của mạch AB khi L = L0 có giá trị bằng ?

A.n

2

B. n/

2

C. n/2

D. n

Giải: Khi L = L0 UL = ULmax ----> ZL0 =

R 2 + Z C2
ZC

U R 2 + Z C2

và ULmax =

R

(*)


Khi L = L1 và L = L2 UL1 = UL2 = UL ------->
UZ L1
Z1

Ta có UL = I1ZL1 =
UL
U L max
UL
U L max

R
Z1

=

R
Z2

=

+

1
Z L2

(**)

UZ L 2
Z2

=

Z L1

k R 2 + Z C2

R 2 + Z C2

R 2 + Z C2

Z L1

=

cosϕ1 = k ------> cosϕ1 =

Z L2

Z L2

k R 2 + Z C2

R 2 + Z C2

R 2 + Z C2

Z L2

=

k R +Z

cosϕ2 = k ------> cosϕ2 =

k R 2 + Z C2

2
C

Z L1

cosϕ1 + cosϕ2 =

cosϕ0 =

=

1
Z L1

Z L1

2

Z L2

+

= nk ------>

1
Z L1

+

1
Z L2

n

=

R

R

R
Z0

2
Z L0

R 2 + (Z L0 − Z C ) 2
=

2
C

2

=

(***)

R

R +Z
R +(
− ZC )2
ZC
2

R 2 + Z C2

R2 +

=

R4
Z C2

=

ZC
R + Z C2
2

n
R 2 + Z C2

Từ (**) và (***)
ZC

ZC R + Z

R +Z
2

cosϕ 0 =

=
2

2
C

R +Z
2

=

R 2 + Z C2

2
Z L0

----->
R +Z

2
C

2
C

Z L0

2

Z L0

=

=

2
C

n
2

=

n
2

. Đáp án C

Z L1

Z L2

R + ( Z L1 − Z C )
2

Chứng minh (**) Từ UL1 = UL2 ------->
R + ( Z L1 − Z C )
Z L21
2

---->

Z
2

---> (R +

2
C

)(

1
Z L21

2

-

R + (Z L 2 − Z C )
Z L22
2

=

1
Z L22

) = 2ZC(

1
Z L1

2

-

R +Z
Z L21
2

<----->
1
Z L2

) ---->

1
Z L1

2

=

2

C

+

R + (Z L 2 − Z C ) 2

2

1
Z L2

2Z C
Z L1

=

R 2 + Z C2
Z L22

2Z C
R + Z C2
2

=

=

-

2

Z L0

2Z C
Z L2


----->

2
Z L0

=

1
Z L1

+

1
Z L2

Câu 8:Trong thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là
2 mm, khoảng cách từ hai khe đến màn là 2m. Nguồn sáng hỗn hợp dùng trong thí
nghiệm phát ra hai bức xạ đơn sắc λ1=0,5 µm và λ2=0,7 µm.Trên màn, giữa hai
điểm M, N ở hai bên vân trung tâm và cách đều vân trung tâm một khoảng 7mm
quan sát được tổng số vân sáng và tối là :
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 -----> - 7 < 0,5k1 < 7 ------> - 14 < k1 < 14: Có
27 vân sáng của bức xạ λ1
x2 = k2i2 = 0,7k2 -----> - 7 < 0,7k2 < 7 ------> - 10 < k1 < 10: Có
19 vân sáng của bức xạ λ2
Vị trí vân sáng của hai bức xạ trùng nhau: x = 0,5k1 = 0,7k2 ----> k1 = 7n; k2 =
5n
x = 0,5k1 = 3,5n (mm) - 7 < 3,5 n < 7-----> - 2 < n < 2: có 3 giá trị của n. Có 3
vân sáng của hai bức xạ trùng nhau. Tổng số vân sáng: Ns = 27 + 19 – 3 = 43
Vị trí vân tối trong TN I âng là vị trí vân tối của hai bức 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 + 1
2k 2 + 1
5

m −1
2

----> k1 = k2 +
----> 2k2 +1 = 5m ----> k2 = 2m +
---> m = 2n+1
k2 = 5n + 2; k1 = 7n + 3
-----> xt = (k1 + 0,5).0,5 = ( 7n + 3,5) .0,5 (mm) = 3,5n + 1,75 (mm)
- 7 < 3,5 n + 1,75 < 7 ---> - 2,5 < n < 1,5 -----> - 2 ≤ n ≤ 1 . có 4 giá trị n ( -2. -1,
0, 1)
Số vân tối Nt = 4
Tổng số vân sáng và tối là: 43 + 4 = 47. Đáp án C
Câu 9: Trong thí nghiệm giao thoa sóng nước với 2 nguồn kết hợp dao động cùng
pha, cùng tần số, biên độ dao động của các nguồn lần lượt là 2cm và 3cm, hai
nguồn cách nhau 10cm, sóng tạo ra có bước sóng bằng 2cm, giả sử sóng truyền đi

không giảm biên độ. Xác định số gợn hypelbol mà trong đó phần tử môi trường
13

dao động với biên độ
cm.
A. 21. B. 20. C. 10. D. 11


2 2 + 32

13

Giải: Các phần tử M của môi trường dao động với biên độ
cm. =
khi
hai sóng truyền từ 2 nguồn đến M vuông pha nhau.
Xét điểm M trên đoạn S1S2 nối hai nguồn. S1M = d1; S2M = d2 (0 < d2 < 10cm)
Giả sử u1 = 2cosωt và u2 = 3cosωt ----> u1M = 2cos(ωt -

2πd 2
λ

) cm

2π (d 2 − d 1 )
λ

2πd1
λ

) cm; u2M = 3cos(ωt

π
2

1
4

U1M và u2M vuông pha với nhau thì
= + 2kπ -----> d2 – d1 = ( +k)λ
= 2k + 0,5 (cm)(*)
Mặt khác d1 + d2 = 10 cm (**) Từ (*) và (**) ----> d2 = k + 5,25
0 < d2 = k + 5,25 < 10 ------> - 5 ≤ k ≤ 4 . Có 10 giá trị của k.
Số gợn hypelbol mà trong đó 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 ra bước sóng bằng 10cm.
Xét 3 điểm A, B, C cùng phía so với O trên cùng phương truyền sóng lần lượt cách
O 5cm, 8cm và 25 cm. Xác định trên đoạn BC những điểm mà khi A lên độ cao
cực đại thì những điểm đó qua vị trí cân bằng
A. 3. B. 4. C. 5. D. 6
Giải: Ta thấy AC = 20 cm = 2λ. Do đó khi A lên độ cao cực đại thì C cũng lên độ
cao cực đại. Khi đó trên đoạn AC các điểm đi qua vị trí cân bằng cách A một
khoảng d =
0
λ
4

λ
4

+k

+k

AB = 3 cm >
là 3. Đáp án A

λ
2

λ
4

λ
2

với k = 0, 1, 2,..

< 10 -----> 0 ≤ k ≤ 3 có 4 giá trị của k
= 2,5 cm . Do đó trên đoạn BC số điểm đi qua vị trí cân bằng