Đề thi học kì 1 Vật lí 11 Kết nối tri thức - Đề số 4

Hai dao động điều hòa cùng phương, cùng tần số, cùng pha thì biên độ tổng hợp:

A = A₁ + A₂

Đáp án D.

Con lắc lò xo nằm ngang có vận tốc bằng 0 khi vật ở hai biên (dương hoặc âm), khi đó lò xo có độ dài dài nhất hoặc ngắn nhất.

Đáp án A.

Công thức tính tần số của con lắc lò xo:  

\(f = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{k}{m}} \)

nên :  

\(f' = \frac{1}{{2\pi }}.\sqrt {\frac{k}{{2m}}}  = \frac{1}{{\sqrt 2 }}.\left( {\frac{1}{{2\pi }}.\sqrt {\frac{k}{m}} } \right) = \frac{f}{{\sqrt 2 }}\)

Đáp án B.

Áp dụng công thức xác định mức cường độ âm

\(L = 10\log \frac{I}{{{I_0}}}\) = 80 dB

Đáp án A.

Khi sóng truyền từ không khí vào nước thì tần số sóng không đổi.

Đáp án D.

Tần số của con lắc đơn là :  \(f = \frac{1}{{2\pi }}\sqrt {\frac{g}{l}} \)

Đáp án A.

Cực tiểu giao thoa nằm ở những điểm có hiệu đường đi từ hai nguồn sóng đến là :

\(\Delta d = \left( {k + \frac{1}{2}} \right)\lambda ;k = 0; \pm 1; \pm 2;...\)

Đáp án D.

Công thức liên hệ giữa vận tốc cực đại và gia tốc cực đại là:  

Đáp án A.

Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp trên dây có sóng dừng là nửa bước sóng.

Đáp án C.

Vận tốc truyền sóng cơ phụ thuộc vào bản chất môi trường truyền sóng

Đáp án B.

Dao động tắt dần có biên độ giảm dần theo thời gian

Đáp án C.

Từ phương trình

\(u = 2.cos(6\pi t - 4\pi x)cm \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{\omega  = 6\pi {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} rad/s}\\{\lambda  = 0,5m}\end{array}} \right.\)

Vậy tốc độ truyền sóng là:

\(v = \lambda .f = \lambda .\frac{\omega }{{2\pi }} = 0,5.\frac{{6\pi }}{{2\pi }} = 1,5m/s\)

Đáp án B.

Cơ năng toàn phần của con lắc bằng thế năng cực đại của con lắc:

\(W = mgl.\left( {1 - cos{\alpha _0}} \right) = 1.10.1.\left( {1 - \cos 0,1} \right) = 0,05J\)

Đáp án A.

Đáp án B

Hai cực đại gần nhau nhất trên đường nối hai nguồn cách nhau nửa bước sóng.

\({d_{\min }} = \frac{\lambda }{2} = 2cm\)

Đáp án D.

Đáp án B

Đáp án D

Gọi mỗi 1 ô trong đồ thị là 1 đơn vị, ta có T = 12.

Với x₁ thì sau thời gian t = 1 thì x₁ = 0 lần đầu tiên (giá trị x đang giảm), vậy góc mà vecto quay OM₁quét được là:

\(\Delta {\varphi _1} = \frac{1}{{12}}.2\pi  = \frac{\pi }{6}rad\)

Suy ra pha ban đầu của x₁là :  

\({\varphi _1} = \frac{\pi }{2} - \frac{\pi }{6} = \frac{\pi }{3}rad\)

Với v₂ thì ban đầu v₀₂ bằng nửa giá trị cực đại và đang tăng nên ta có :

\({{\rm{W}}_{d20}} = \frac{1}{4}{\rm{W}} \Rightarrow {{\rm{W}}_t} = \frac{3}{4}{\rm{W}} \Rightarrow x =  \pm \frac{{\sqrt 3 }}{2}A\)

Vì vận tốc đang tăng nên thế năng đang giảm, nên ta Đáp án :  

\({x_{20}} = \frac{{\sqrt 3 }}{2}A\)

Ta có giản đồ vectơ

Khi đó vecto quay OM₂ ở vị trí như trên hình:

Suy ra pha ban đầu của x₂là:

\({\varphi _2} = \frac{\pi }{6}\)

Độ lệch pha của x₁ với x₂là:  

Đáp án B.

Tần số dao động cưỡng bức bằng tần số lực cưỡng bức

Áp dụng công thức

\(\omega  = 2\pi {f_{cb}} \Rightarrow {f_{cb}} = \frac{{\pi f}}{{2\pi }} = \frac{f}{2} = 0,5f\)

Đáp án D.

Biên độ của dao động là A = 3cm.

Tại vị trí x = 1 cm thì tỉ số giữa thế năng và cơ năng là

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{{\rm{W}}_t} = \frac{1}{2}k{x^2} = \frac{1}{2}.k{{.1}^2}}\\{{\rm{W = }}\frac{1}{2}k{x^2} = \frac{1}{2}.k{{.3}^2}}\end{array}} \right. \Rightarrow {{\rm{W}}_t} = \frac{1}{9}{\rm{W}} \Rightarrow {{\rm{W}}_d} = {\rm{W}} - {{\rm{W}}_t} = \frac{8}{9}{\rm{W}} \Rightarrow \frac{{{{\rm{W}}_t}}}{{{{\rm{W}}_d}}} = \frac{1}{8}\).

Đáp án A.

Từ T = 0,4s ta tìm được độ dãn ban đầu của lò xo.

Tần số góc:  

\(\omega  = \frac{{2\pi }}{T} = \sqrt {\frac{g}{{\Delta {l_0}}}}  \Rightarrow \frac{{2\pi }}{{0,4}} = \sqrt {\frac{g}{{\Delta {l_0}}}}  \Rightarrow \Delta {l_0} = 0,04m = 4cm\)

Độ dãn cực đại của lò xo là (A + ∆l₀) ứng với biên dương, khi đó lực đàn hồi cực đại. (Đáp án trục Ox hướng xuống dưới)

Khi lò xo ở vị trí không dãn thì lực đàn hồi cực tiểu và bằng 0. Sử dụng giản đồ vecto tìm thời gian vật đi từ biên dương đến bị trí - ∆l₀

Ta có : \(\varphi  = \frac{\pi }{2} + \arccos \frac{{\Delta {l_0}}}{A} = \frac{\pi }{2} + \frac{\pi }{4} = \frac{{3\pi }}{4}\)

Thời gian : \(t = \frac{\varphi }{{2\pi }}.T = \frac{{\frac{{3\pi }}{4}}}{{2\pi }}.0,4 = 0,15s\)

Đáp án B.

Vì M dao động với biên độ nhỏ nhất và giữa M với trung trực không có cực đại nào nên M thuộc hyperbol cực tiểu thứ nhất ứng với k = 0, ta có:

\({S_1}M - {S_2}M = (k + \frac{1}{2})\lambda {\rm{\;}} \Rightarrow 22,5 - 20 = \frac{1}{2}.\lambda {\rm{\;}} \Rightarrow \lambda {\rm{\;}} = 5{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {cm} \right)\)

Vận tốc truyền sóng là:

\(v = \lambda .f = 5.50 = 250cm/s = 2,5m/s\)

Đáp án D.

Với dây hai đầu cố định thì chiều dài dây: \(l = k.\frac{\lambda }{2}\) với k là số bụng.

Vì trên dây có 4 điểm đứng yên nên có 3 bụng, ta có:

\(1,2 = 3.\frac{\lambda }{2} \Rightarrow \lambda  = 0,8m\)

Áp dụng công thức tính bước sóng:    

\(\lambda  = v.T \Rightarrow T = \frac{\lambda }{v} = \frac{{0,8}}{8} = 0,1s\)

Khoảng thời gian liên tiếp giữa hai lần dây duỗi thẳng là nửa chu kì :

\(\Delta t = \frac{T}{2} = 0,05s\)

Đáp án C.

Áp dụng công thức tính mức cường độ âm :\(L = 10.\log \frac{I}{{{I_0}}}(dB)\)  

Ta có:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{{L_2} = {L_1} + 6 \Leftrightarrow 10\log \frac{{{I_2}}}{{{I_0}}} = 10\log \frac{{{I_1}}}{{{I_0}}} + 6}\\{ \Leftrightarrow \log \frac{{{I_2}}}{{{I_0}}} - \log \frac{{{I_1}}}{{{I_0}}} = 0,6 \Leftrightarrow \log \frac{{{I_2}}}{{{I_1}}} = 0,6}\end{array}\)

Mặt khác  

\(\frac{{{I_2}}}{{{I_1}}} = \frac{{r_1^2}}{{r_2^2}}\)

nên ta có:

\(\log \frac{{r_1^2}}{{r_2^2}} = 0,6 \Leftrightarrow \log \frac{{{r_1}}}{{{r_1} - 60}} = 0,3 \Rightarrow {r_1} = {10^{0,3}}.({r_1} - 60) \Leftrightarrow {r_1} = 120,3m\)

Đáp án C.

Khi vật nằm trong điện trường thì nó chịu lực F = q.E, lực này làm cho vị trí cân bằng của vật dịch xa 1 đoạn  (từ O đến O’). Ta có:

\(F = q.E = k.OO \Rightarrow {20.10^{ - 6}}{.10^4} = 10.OO' \Rightarrow OO' = 0,02m = 2cm\)

Tần số góc của dao động là :  \(\omega  = \sqrt {\frac{k}{m}}  = 10(rad/s)\)

Biên độ dao động mới được xác định bởi công thức độc lập với thời gian :

\({x^2} + \frac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} = A{'^2} \Leftrightarrow {2^2} + {\left( {\frac{{20\sqrt 3 }}{{10}}} \right)^2} = A{'^2} \Rightarrow A = 4cm\)

Khi đó năng lượng của con lắc là :  

\({\rm{W}} = \frac{1}{2}.k.A{'^2} = \frac{1}{2}.10.{(0,04)^2} = {8.10^{ - 3}}J\)

Đáp án C.

Khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dao động với biên độ cực đại (cực đại giao thoa) trên đoạn AB là:

\(\frac{\lambda }{2} = \frac{{12}}{2} = 6cm\)

Đáp án B.

Tần số góc của con lắc là: \(\omega {\rm{ \;}} = 20{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {rad/s} \right)\)

Biên độ dao động của con lắc là:

\(A = \frac{l}{2} = 5{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {cm} \right)\)

Áp dụng công thức độc lập với thời gian, ta có:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{{x^2} + \frac{{{v^2}}}{{{\omega ^2}}} = {A^2} \Rightarrow \left| v \right| = \omega \sqrt {{A^2} - {x^2}} }\\{ \Rightarrow \left| v \right| = 20.\sqrt {{5^2} - {3^2}} {\rm{ \;}} = 80{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {cm/s} \right)}\end{array}\)

Đáp án C.

Cơ năng của con lắc là:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{W = mgl\left( {1 - \cos {\alpha _0}} \right)}\\{ \Rightarrow W = {{50.10}^{ - 3}}.10.1\left( {1 - \cos {5^0}} \right) \approx 1,{{9.10}^{ - 3}}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( J \right)}\end{array}\)

Đáp án A.

A, B dao động cùng pha nên trung trực là cực đại giao thoa.

Giữa M và trung trực AB có 3 dãy cực tiểu khác nên k = 3, ta có:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{AM - MB = \Delta d = \left( {k + \frac{1}{2}} \right)\lambda }\\{ \Leftrightarrow 17,5 = 3,5\lambda {\rm{ \;}} \to \lambda {\rm{ \;}} = 5cm}\end{array}\)

Trên AB có:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{\frac{{ - AB}}{\lambda } < k + \frac{1}{2} < \frac{{AB}}{\lambda }}\\{ \Leftrightarrow {\rm{ \;}} - 4,2 < k + \frac{1}{2} < 4,2}\\{ \Leftrightarrow {\rm{ \;}} - 4,7 < k < 3,7}\end{array}\)

Nên trên AB có 8 điểm cực tiểu giao thoa nên trên AC có 4 cực tiểu giao thoa.

Đáp án A.

Ta có:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{\frac{{{T_1}}}{{{T_2}}} = \sqrt {\frac{{{l_1}}}{{{l_2}}}} \sqrt {\frac{{{g_2}}}{{{g_1}}}} }\\{ \to 1 = \sqrt {\frac{{{l_1}}}{{{l_2}}}} \sqrt {\frac{{9,762}}{{9,811}}} }\\{ \to \frac{{{l_2}}}{{{l_1}}} = 0,995}\end{array}\)

Vậy chiều dài con lắc phải giảm đi 0,005 hay 5%.

Đáp án C.