Đề thi học kì 1 Vật lí 11 Cánh diều - Đề số 5

Chu kì dao động của con lắc lò xo: \(T = 2\pi \sqrt {\frac{m}{k}} \)

Đáp án D.

Khoảng cách giữa hai điểm gần nhất trên cùng một phương truyền sóng dao động cùng pha chính là một bước sóng \(\lambda \).

Đáp án B.

Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian:

\(I = \frac{P}{S}\)

Đơn vị: \({\rm{W}}/{m^2}\)

Đáp án B.

Ta có:

+ Biên độ dao động của vật: \(A = 20mm = 2cm\)

+ Tần số góc của dao động: \(\omega {\rm{\;}} = 2\pi f = 2\pi .2 = 4\pi \left( {rad/s} \right)\)

+ Tại thời điểm ban đầu\(t = 0\),

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{x_0} = Acos\varphi {\rm{\;}} = 1cm}\\{v = {\rm{\;}} - Asin\varphi {\rm{\;}} < 0}\end{array}} \right. \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{cos\varphi {\rm{\;}} = \frac{1}{2}}\\{\sin \varphi {\rm{\;}} > 0}\end{array}} \right. \Rightarrow \varphi {\rm{\;}} = \frac{\pi }{3}\)

+ Phương trình dao động của vật: \(x = 2cos\left( {4\pi t + \frac{\pi }{3}} \right)cm\)

Đáp án B.

Bước sóng là quãng đường sóng truyền trong 1 chu kỳ.

Đáp án A.

Trong sóng cơ:

Chu kỳ của sóng bằng chu kỳ dao động của các phần tử dao động.

Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi được trong một chu kỳ.

Tốc độ truyền sóng bằng tốc độ truyền pha dao động

Tần số của sóng bằng tần số dao động của các phần tử dao động.

Vậy đáp án C không đúng.

Đáp án C.

Nếu sóng tới gặp một vật cản cố định thì tại điểm phản xạ sóng tới ngược pha với sóng phản xạ.

Đáp án C.

Tốc độ truyền âm trong nhôm (chất rắn) là lớn nhất.

Đáp án B.

A – đúng

B, D – sai vì: Dao động tắt dần vừa có lợi vừa có hại

C – sai vì: Dao động tắt dần có biên độ giảm dần theo thời gian

Đáp án A.

Ta có điều kiện của biên độ tổng hợp của hai dao động thành phần: \(\left| {{A_1} - {A_2}} \right| \le A \le {A_1} + {A_2}\)

Đáp án D.

A – đúng.

B – sai vì dao động của con lắc lò xo có thể là dao động tắt dần, duy trì, cưỡng bức, …

C – sai vì dao động của con lắc đơn có thể là dao động tắt dần, duy trì, cưỡng bức, …

D – sai vì cơ năng của vật dao động điều hòa tỉ lệ thuận với bình phương biên độ dao động.

Đáp án A.

Con lắc dao động với tần số là là:

\({f_0} = f = \frac{\Omega }{{2\pi }} = \frac{{4\pi }}{{2\pi }} = 2\left( {Hz} \right)\)

Đáp án D.

Quãng đường vật đi được trong thời gian t = 4s = 2.T là:

\(2.4A = 8A = 8.4 = 32\left( {cm} \right)\)

Đáp án B.

Khi vật đi từ vị trí biên về vị trí cân bằng, thế năng giảm dần động năng tăng dần, thế năng chuyển hoá thành động năng, cơ năng không đổi.

Đáp án C.

Điều kiện có sóng dừng trên sợi dây một đầu cố định, một đầu tự do:

\(l = \left( {2k + 1} \right)\frac{\lambda }{4} \Rightarrow \lambda {\rm{ \;}} = \frac{{4l}}{{\left( {2k + 1} \right)}} = \frac{{4.100}}{5} = 80cm\)

Đáp án D.

Ta có: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{x_1} = 4\sqrt 2 cos\left( {10\pi t + \frac{\pi }{3}} \right)cm}\\{{x_2} = 4\sqrt 2 cos\left( {10\pi t - \frac{\pi }{6}} \right)cm}\end{array}} \right.\)

+ Cách 1:

- Biên độ dao động tổng hợp:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{{A^2} = A_1^2 + A_2^2 + 2{A_1}{A_2}cos\left( {{\varphi _1} - {\varphi _2}} \right)}\\{ = {{\left( {4\sqrt 2 } \right)}^2} + {{\left( {4\sqrt 2 } \right)}^2} + 2.4\sqrt 2 .4\sqrt 2 .cos\left( {\frac{\pi }{3} - \left( { - \frac{\pi }{6}} \right)} \right) = 64}\\{ \Rightarrow A = 8cm}\end{array}\)

- Pha ban đầu của dao động tổng hợp:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{\tan \varphi {\rm{\;}} = \frac{{{A_1}\sin {\varphi _1} + {A_2}\sin {\varphi _2}}}{{{A_1}cos{\varphi _1} + {A_2}cos{\varphi _2}}} = \frac{{4\sqrt 2 \sin \frac{\pi }{3} + 4\sqrt 2 \sin {\rm{\;}} - \frac{\pi }{6}}}{{4\sqrt 2 cos\frac{\pi }{3} + 4\sqrt 2 cos - \frac{\pi }{6}}} = 2 - \sqrt 3 }\\{ \Rightarrow \varphi {\rm{\;}} = {{15}^0} = \frac{\pi }{{12}}}\end{array}\)

\( \Rightarrow \) Phương trình dao động tổng hợp: \(x = 8cos\left( {10\pi t + \frac{\pi }{{12}}} \right)cm\)

+ Cách 2:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{x = 4\sqrt 2 \angle \frac{\pi }{3} + 4\sqrt 2 \angle {\rm{\;}} - \frac{\pi }{6} = 8\angle \frac{\pi }{{12}}}\\{ \Rightarrow x = 8cos\left( {10\pi t + \frac{\pi }{{12}}} \right)cm}\end{array}\)

Đáp án A.

Đáp án D

+ Tần số của sóng: \(f = \frac{\omega }{{2\pi }} = \frac{{30\pi }}{{2\pi }} = 15Hz\)

+ Bước sóng: \(\lambda {\rm{\;}} = \frac{v}{f} = \frac{{60}}{{15}} = 4cm\)

+ Điểm P có:  \(PA - PB = 6cm = \frac{3}{2}\lambda \)

\( \Rightarrow P\) thuộc cực tiểu số 2 tính từ trung trực AB đi ra

Điểm Q có: \(QA - QB = 12cm = 3\lambda \)

\( \Rightarrow Q\) thuộc cực đại số 3 tính từ trung trực AB đi ra

Đáp án A.

Sóng dừng trên dây 2 đầu cố định: \(l = k\frac{\lambda }{2}\) (1)

Lại có 5 nút sóng \( \Rightarrow k = 5 - 1 = 4\)

Thay vào (1) ta được: \(1 = 4\frac{\lambda }{2} \Rightarrow \lambda {\rm{\;}} = 0,5m\)

Đáp án B.

 Ta có: \(\Delta t = \frac{{4T}}{3} = T + \frac{T}{3}\)

\( \Rightarrow \) Quãng đường vật đi được: \(S = {S_T} + {S_{\max \left( {\frac{T}{3}} \right)}}\)

Ta có:

+ \({S_T} = 4A\)

+ Quãng đường lớn nhất vật đi được trong khoảng thời gian \(\frac{T}{3}\) : \({S_{max}} = 2A\sin \frac{{\Delta \varphi }}{2}\)

Ta có: \(\Delta \varphi {\rm{\;}} = \omega \Delta t = \frac{{2\pi }}{T}.\frac{T}{3} = \frac{{2\pi }}{3}\)

\( \Rightarrow {S_{\max }} = 2A\sin \frac{{\frac{{2\pi }}{3}}}{2} = \sqrt 3 A\)

\( \Rightarrow \) Quãng đường lướn nhất mà vật đi được trong khoảng thời gian \(\Delta t = \frac{{4T}}{3}\) là: \(S = 4A + \sqrt 3 A\) 

Đáp án C.

Đáp án A

Đáp án B

+ Ta có, vật có vận tốc bằng 0 khi ở vị trí biên

+ Khoảng thời gian giữa 2 lần liên tiếp vật có vận tốc bằng 0 là \(\frac{T}{2}\)

\( \Rightarrow {t_2} - {t_1} = \frac{T}{2} \Leftrightarrow 2,9 - 2,2 = \frac{T}{2} \Rightarrow T = 1,4s\)

+ Khoảng thời gian từ \({t_0} = 0s\) đến \({t_2} = 2,9s\) là:

 \(\Delta t = 2,9 - 0 = 2,9s = 2T + \frac{T}{{14}}\)

Trong 1 chu kì vật qua VTCB 2 lần

\( \Rightarrow \) Trong 2 chu kì vật qua VTCB 4 lần

Trong \(\frac{T}{{14}}\) vật qua VTCB 0 lần

\( \Rightarrow \) Trong khoảng thời gian từ \({t_0} = 0s\) đến \({t_2} = 2,9s\) vật qua VTCB 4 lần

Đáp án B.

Ta có, chu kì \(T = 2\pi \sqrt {\frac{m}{k}} \)

+ Khi vật có khối lượng \({m_1}\) thì \({T_1} = 2\pi \sqrt {\frac{{{m_1}}}{k}} \)

+ Khi vật có khối lượng \({m_2}\) thì \({T_2} = 2\pi \sqrt {\frac{{{m_2}}}{k}} \)

Lại có \({T^2}\~m\)

\( \Rightarrow \) Khi thay bằng vât \({m_3} = 2{m_1} + 4,5{m_2}\) thì:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{T_3^2 = 2T_1^2 + 4,5T_2^2 \Rightarrow {T_3} = \sqrt {2T_1^2 + 4,5T_2^2} }\\{ \Rightarrow {T_3} = \sqrt {{{2.3}^2} + 4,{{5.2}^2}} {\rm{\;}} = 6s}\end{array}\)

Đáp án D.

Từ phương trình sóng ta có:

\(4x = \frac{{2\pi x}}{\lambda } \Rightarrow \lambda {\rm{ \;}} = 0,5\pi {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( m \right)\)

Tốc độ truyền sóng:

\(v = \lambda f = \frac{{\lambda .\omega }}{{2\pi }} = \frac{{0,5\pi .20}}{{2\pi }} = 5{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {m/s} \right)\)

Đáp án B.

Bước sóng: \(\lambda {\rm{ \;}} = vT = 1.2 = 2{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( m \right)\)

Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng dao động ngược pha là:

\(d = \frac{\lambda }{2} = 1{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( m \right)\)

Đáp án B.

Cường độ âm của âm này bằng:

\(\begin{array}{*{20}{l}}{L = 10\log \frac{I}{{{I_0}}} \Leftrightarrow 40 = 10\log \frac{I}{{{{10}^{ - 12}}}}}\\{ \Rightarrow I = {{10}^{ - 8}}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {W/{m^2}} \right)}\end{array}\)

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.

Tại t = 0, ta có:

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{x = 5\left( {cm} \right) = \frac{A}{2}}\\{v > 0}\end{array}} \right.\)

Gia tốc cực đại \({a_{\max }} = {\omega ^2}A\) khi vật ở biên âm.

Từ hình vẽ, quãng đường vật đi được là:

\(S = \frac{A}{2} + A + A = 25{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {cm} \right)\)

Góc mà vật quét được:

\(\Delta \varphi {\rm{ \;}} = \frac{\pi }{3} + \pi {\rm{ \;}} = \frac{{4\pi }}{3}\)

Thời gian vật đi là:

\(\Delta t = \frac{{\Delta \varphi .T}}{{2\pi }} = \frac{4}{3}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( s \right)\)

Tốc độ trung bình của vật là:

\(v = \frac{s}{t} = \frac{{25}}{{4/3}} = 18,75{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {cm/s} \right)\)

Đáp án B.

Chu kì sóng:

\(T = \frac{1}{f} = \frac{1}{5}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( s \right)\)

Ta có: \(\Delta t = \frac{1}{{20}}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( s \right) = \frac{T}{4} \Rightarrow NP = \frac{\lambda }{8} \Rightarrow ON = \frac{\lambda }{8}\)

Theo đề bài ta có:

\(\frac{\lambda }{8} = 0,2{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {cm} \right) \Rightarrow \lambda {\rm{ \;}} = 1,6{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {cm} \right)\)

Đáp án B.