Bài tập trắc nghiệm luyện thi THPT Quốc gia môn Vật lý (Có lời giải chi tiết)

Nội dung text: Bài tập trắc nghiệm luyện thi THPT Quốc gia môn Vật lý (Có lời giải chi tiết)

1. Câu 12: Cho mạch điện gồm điện trở gồm R=50Ω, cuộn thuần cảm L=(1/π) H và tụ điện C=(50/π) μF . Đặt vào hai đầu đoạn mạch điện áp u = 50 + 1002 cos100 t + 502 cos200 t (V) . Công suất tiêu thụ của mạch điện là A. 40W. B. 50W. C. 100W. D. 200W. Giải: Đặt vào mạch 3 điện áp: Điện áp môt chiều U0 và hai điện áp xoay chiều u1 và u2 Điện áp một chiều U0 = 50V, điện áp này không gây ra dòng điện qua mạch vì tụ điện không cho dòng điện một chiều qua mạch. Như vậy có 2 dòng điện qua mạch. Hai dòng điện này khác biên độ và khác tần số i1 = I1 2 cos(100 t + 1) và i2 = I2 2 cos(200 t + 2) U1 U1 U 2 U 2 I1 = = và I2 = = Z 2 2 Z 2 2 1 R (Z L1 ZC1 ) 2 R (Z L2 ZC 2 ) 2 ZL1 = 1L = 100; ZC1 = 200; và ZL1 = 2L = 200; ZC1 = 100; (ZL1 – ZC1) =(ZL2 – 2 2 ZC2) = 100 100 2 50 1 I1 = = (A); I2 = = (A); 502 1002 5 502 1002 5 2 2 Công suất tiêu thụ của mạch điện là P = (I 1 + I 2)R = 50 W. Đáp án B Câu 13: Đặt điện áp u 120 2.cos(100 t) vào hai đầu đoạn mạch gồm điện trở R, tụ điện C = 1/(4 ) mF. Và cuộn cảm L= 1/ H mắc nối tiếp. Khi thay đổi R ứng với R 1 và R2 thì mạch tiêu thụ cùng một công suất P và độ lệch pha của điện áp hai đầu đoạn mạch so với dòng điện trong mạch tương ứng là 1 và 2 với 1 =2. 2. Giá trị công suất P bằng A. 120 W. B. 240 W. C. 60 3 W. D. 120 3 W. Giải: ZL = 100; ZC = 40 ZL – ZC = 60 R1 R2 2 P1 = P2 2 2 = 2 2 R1R2 = 60 (*) R1 60 R2 60 Z L Z C Z L Z C tan 1 = , tan 2 = , R1 R2 Z Z 2 L C 2 tan 2 Z L Z C R2 1 =2. 2. tan 1 = tan2 2 = = 1 tan 2 R Z Z 2 1 1 ( L C ) 2 R2 2 2 2 2 2R1R2 = R 2 – (ZL – ZC) = R 2 – 60 ( ) Từ (*) và ( ) R2 = 60 3 Z 2 = 120 2 2 U R2 120 .60 3 P = P2 = 2 = 2 = 603 W. Đáp án C Z 2 120
2. Câu 14: Đặt vào hai đầu đoạn mạch RLC nối tiếp (cuộn dây thuần cảm, 2L CR2 ) một điện áp u 45 26 cost (V ) với ω có thể thay đổi. Điều chỉnh  đến giá trị sao cho ZL / ZC 2/11 thì điện áp hiệu dụng giữa hai bản tụ đạt cực đại. Giá trị cực đại đó là A. 180 V. B. 205 V. C. 165 V. D. 200 V. 1 L R2 2UL Giải: UC = UCmax khi khi  = và UCmax = L C 2 R 4LC R 2C 2 2 2 2 L R L Z L C L R CR 2 Khi đó ZL= ; ZC = = ( - ) = 1- = 2 C 2 L R Z C L C 2 2L 11 C C 2 CR 2 9 CR 2 18 = = (*) 2L 11 L 11 2UL 2U 2U 2.45 13 UCmax = = = = 2 2 2 2 2 R 4LC R C R 4R C R C 18 18 2 (4LC R 2C 2 ) ( ) 2 4 ( ) L2 L L 11 11 2.45 13.11 = = 165V. Đáp số UCmax = 165 V. Đáp án C 36.13 Câu 22. Một anten parabol, đặt tại điểm O trên mặt đất, phát ra một sóng truyền theo phương làm với mặt phẳng nằm ngang một góc 450 hướng lên cao. Sóng này phản xạ trên tầng điện li, rồi trở lại gặp mặt đất ở điểm M. Biết bán kính Trái Đất R = 6400 km, tầng điện li coi như một lớp cầu ở độ cao 100 km so với mặt đất. Độ dài cung OM bằng A. 3456 km. B. 390 km. C. 195 km. D. 1728 km. Giải:Để tính độ dài cung OM ta tính góc =  OO’M Xét tam giác OO’A OO’ = R; O’A = R + h ;  =  O’OA = 1350 O' A O'O A Theo ĐL hàm số sin: = sin1350 sin 2 O'O O  M >sin = sin1350 = 0,696— 2 O' A > = 88,250 > = 3600 – 2700 – 88,250 = 1,750 = 1,75 /180 = 0,03054 rad Cung OM = R = 6400.0,03054 (km) = 195,44 km. O’ Chọn đáp án C Câu 23: Đặt điện áp xoay chiều u U0 cost, (trong đó: U 0 không đổi,  thay đổi được) vào hai đầu đoạn mạch RLC (cuộn dây thuần cảm). Khi  1 thì điện áp hiệu dụng trên mỗi phần tử R, L, C lần lượt là U R 100V ; U L 25V ; U C 100V . Khi  21 thì điện áp hiệu dụng trên cuộn dây bằng A. 125 V. B. 101 V. C. 62,5 V. D. 50,5 V.
3. 2 2 2 2 Điện áp hai đầu mạch U U R (U L UC ) 100 (25 100) 125V (Không đổi) R Z * Khi L  1 thì U R 4U L UC nên R 4Z L ZC 4 ZC R R Z' 2Z L L 2 * Khi  21 Z'L Z'C thì Z R Z' C C 2 2 U 125 U ' U 125V U ' R 62,5V Khi đó có cộng hưởng nên R và L 2 2 Chọn C Câu 24: Hai điểm sáng M và N dao động điều hòa cùng biên độ trên trục Ox, tại thời điểm ban đầu hai chất điểm cùng đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương. Chu kỳ dao động của M gấp 5 lần chu kỳ dao động của N. Khi hai chất điểm ngang nhau lần thứ nhất thì M đã đi được 10 cm. Quãng đường đi được của N trong khoảng thời gian đó bằng A. 50 cm. B. 25 cm. C. 30 cm. D. 40 cm.  Ta có T 5T  N (M quay với tốc độ góc gấp 5 lần N) M N M 5 (M) Quá trình diễn tả M và N gặp nhau như hình vẽ -A O A M và N gặp nhau khi tổng quãng đường chúng đi được là 2A (Vẽ trên hình tròn sẽ thấy góc quay là ) (N) Nên ta có M t N t M 5M t  6M t 2 T  6. t t M , vậy vị trí gặp nhau là A/2 nên quãng đường M đi được là TM 12 A 10 A 20cm 2 A N đi được quãng đường S A 20 10 30cm Chọn C N 2 Câu 35: Đặt điện áp xoay chiều ổn định vào hai đầu đoạn mạch gồm cuộn dây không thuần cảm nối tiếp với tụ điện, vôn kế nhiệt mắc vào hai đầu cuộn dây. Nếu nối tắt tụ điện thì số chỉ vôn kế tăng 3 lần và cường độ dòng điện tức thời trong hai trường hợp vuông pha với nhau. Hệ số công suất của mạch điện lúc đầu là A. 3/ 10. B. 1/ 10. C. 1/ 3. D. 1/3. U d1 UC U r r Hệ số công suất ban đầu cos 1 2 2 Z r (Z L ZC ) 1
4. r r Hệ số công suất lúc sau cos 2 2 2 Z r Z L 2 Z Nếu nối tắt tụ điện thì số chỉ vôn kế tăng 3 lần tức Z 1 2 3 cos 1 r Z2 1 Suy ra . cos 2 3cos 1 (*) cos 2 Z1 r 3 + Do i trong hai trường hợp vuông pha nhau nên cos sin ( ) 2 1 2 2 1 1 3 Từ (*) và ( ) suy ra 3cos sin tan cos 1 1 1 3 1 10 Câu 36: Một con lắc đơn gồm một dây kim loại nhẹ dài l 1m ,đầu trên cố định, đầu dưới có treo quả cầu khối lượng m. Kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng một góc 0,15 rad rồi thả nhẹ để vật dao động điều hoà. Con lắc dao động trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng dao động của con lắc với B 0,75T, lấy g 10m / s2. Suất điện động cực đại xuất hiện giữa hai đầu dây kim loại là A. 0,36 V. B. 0,72 V. C. 0,18 V. D. 2,34 V. Bài toán này lat thay quay trong từ trường nên suất điện động suất hiện hai đầu thanh (dây treo) là 1 1 1 v 1 g 1 10 e Bl 2 e Bl 2 Bl 2 max Bl. .(l ) .0,75.1. .(1.0,15) 0,178V c 2 cmax 2 max 2 l 2 l 0 2 1 Chọn C Câu 36: Một con lắc đơn gồm một dây kim loại nhẹ dài l 1m ,đầu trên cố định, đầu dưới có treo quả cầu khối lượng m. Kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng một góc 0,15 rad rồi thả nhẹ để vật dao động điều hoà. Con lắc dao động trong từ trường đều có vectơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng dao động của con lắc với B 0,75T, lấy g 10m / s2. Suất điện động cực đại xuất hiện giữa hai đầu dây kim loại là A. 0,36 V. B. 0,72 V. C. 0,18 V. D. 2,34 V. g Giải: Phương trình dao động của con lắc đơn: α = α0cost với  = l Suất điện động cảm ứng xuất hiện giữa hai đầu dây treo: e = - ’(t) l 2 Với từ thông do dây kim loại cắt trong quá trình dao động  = BS = B 2 S là diện tích hình quạt bán kính l; góc ở tâm là α (rad) Bl 2 Bl 2  = α 0cost > ’(t) = - α 0 sint 2 2 Bl 2 e = - ’(t) = α 0 sint = E0 sint 2 Bl 2 Bl 2 g 0,75.12 10 Suất điện động cực đại E0 = α 0 = α 0 = 0,15. = 0,17788 = 0,18V. 2 2 l 2 1 Đáp án C Câu 38: Một cuộn dây có điện trở thuần r 100 3 và độ tự cảm L 3/ H mắc nối tiếp với đoạn mạch X rồi mắc vào điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 120V , tần số 50 Hz thì cường
5. độ dòng điện hiệu dụng qua mạch là 0,3 A và dòng điện chậm pha 30 0 so với điện áp hai đầu mạch. Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch X là A. 20 3 W. B. 5,4 3W. C. 9 3W. D. 18 3W. U U 3 Giải: Gọi điện ntrowr của đoạn mạch X là R: cos = r R = cos300 = U 2 3 UR + Ur = U = 603 V UR = 603 -Ir = 30 3 2 UR = Ur R = r = 1003  2 Công suất tiêu thụ trên đoạn mạch X là PX = PR = I R = 93 W. Đáp án C Câu 45: Đặt điện áp u U 0 cos100 t vào hai đầu đoạn mạch AB theo thứ tự gồm RLC nối tiếp (cuộn dây thuần cảm), M là điểm nối giữa R và L. Điện áp tức thời của đoạn mạch AM (chứa R) và MB (chứa L và C) tại thời điểm t1 là uAM 60V; uMB 15 7V và tại thời điểm t2 là uAM 40 3V; uMB 30V. Giá trị của U 0 bằng A. 100V. B. 50 2V. C. 25 2 V. D. 100 2V. 2 2 u u AM MB 1 Ta có uAM và uMB vuông pha nhau nên U 0 AM U 0MB 2 2 60 15 7 1 U U 0 AM 0MB U 0 AM 80V  Do đó ta có hệ 2 2 U 60V 40 3 30 0MB 1 U 0 AM U 0MB 2 2 2 2 2 2 Điện áp U 0 U 0R (U 0L U 0C ) U 0 AM U 0MB 60 80 100V Chọn A Câu 46: Một con lắc lò xo nằm ngang gồm k 100N / m, m 100g. Ban đầu vật m được giữ ở vị trí lò xo bị nén 4cm, đặt vật m' 3m tại vị trí cân bằng O của m. Buông nhẹ m sau đó hai vật va chạm hoàn toàn mềm (luôn dính chặt vào nhau). Bỏ qua mọi ma sát, lấy 2 10. Quãng đường vật m đi được sau 41/ 60s kể từ khi thả là A. 17 cm. B. 13 cm. C. 12 cm. D. 25 cm. Khi tới VTCB ngay trước khi va chạm vật m có vận tốc k 100 v1max 1 A1 A1 .4 40 10cm / s m1 0,1 * Vận tốc hai vật ngay sau va chạm mềm, áp dụng định luật bảo toàn động lượng m1v1 m2 v2 (m1 m2 )v  m1v1 (m1 m2 )v
6. m1v1 m.40 10 Suy ra m1v1 (m1 m2 )v v 10 10cm / s m1 m2 m 3m Do va chạm xảy ra ngay tại VTCB nên vận tốc đó cũng chính là vận tốc cực đại lúc sau. vmax 10 10 A2 2cm 2 100 0,1 0,3 m 0,1 * Chu kỳ dao động trước va chạm T 2 1 2 0,2s 1 k 100 m m 0,1 0,3 Chu kỳ dao động sau va chạm T 2 1 2 2 0,4s 2 k 100 41 T 19 T T T Thời gian chuyển động t 1 T 1 T 2 2 60 4 12 2 4 2 2 12 A 2 Quãng đường vật di được là S A 4A 2A 2 4 4.2 2.2 17cm 1 2 2 2 2 T1 (Vì trong thời gian đầu tiên vật chuyển động với chỉ vật m1) 4 Câu 50: Đặt điện áp u = 1202 cos100 t (V) vào hai đầu đoạn mạch nối tiếp theo thứ tự RLC, cuộn dây không thuần cảm. Biết điện áp hiệu dụng trên R là 403 (V). Điện áp đoạn mạch chứa đoạn dây và tụ điện sớm pha hơn điện áp toàn mạch là π/6. Tính độ lệch pha của điện áp toàn mạch và dòng điện? A. / 6. B. /3. C. / 4. D. / 2. Giải: Vẽ giãn đồ véc tơ như hình vẽ, U’ là điện áp giữa 2 đầu đoạn mạch chưa cuộn dây và tụ Ta có ’ - = /6 = /6 ( do ’ = + ) 2 2 2 U R = U + U’ – 2UU’cos . U U’ 2 2 2 Ta có phương trình; U’ – 2UU’cos + U - U R = 0 U’2 – 1203 U’+ 9600 = 0 (*) pt có 2 nghiệm UR ’ U’1 = 803 (V) và U’2 = 403 (V) Khi U’1 = 803 (V) thì = /2. loại ’ = + /6 > /2 Khi U’1 = 403 (V) thì = /6. Chọn đáp án A Câu 33: Cho a = 0,8 mm, λ = 0,4 μm, H là chân đường cao hạ từ S1 tới màn quan sát. Lúc đầu H là 1 vân tối giao thoa, dịch màn ra xa dần thì chỉ có 2 lần H là cực đại giao thoa. Khi dịch chuyển màn như trên, khoảng cách giữa 2 vị trí của màn để H là cực đại giao thoa lần đầu và H là cực tiểu giao thoa lần cuối là A. 1,6 m B. 0,32 m C. 1,2 m D. 0,4 m Giải: Gọi D là khoảng cách từ mặt phẳng hai khê tới màn quan sát H S1 H H E1 E2 E
7. a Ta có xH = = 0,4 mm 2 Gọi E1 và E2 là hai vị trí của màn mà H là cực đại giao thoa. Khi đó: Tại vị trí E1 H là cực đạị thứ hai xH = 2i1 > i1 = 0,2 mm D1 i1 = > D1 = 0,4m a Tại vị trí E2 H là cực đạị thứ nhất xH = i2 > i2 = 0,4 mm = 2 i1 D2 i2 = a i2 = 2i1 > D2 = 2D1 = 0,8m Gọi E vị trí của màn mà H là cực tiểu giao thoa lần cuối. Khi đó tại H là cực tiểu thứ nhất i D xH = > i = 2xH = 0,8 mm. mà i = > D = 1,6m 2 a Khoảng cách giữa 2 vị trí của màn để H là cực đại giao thoa lần đầu và H là cực tiểu giao thoa lần cuối là E1E = D – D1 = 1,2 m. Chọn đáp án C