Một số bài toán hay và khó ôn thi THPT quốc gia môn vật lý

Khi mà các em đã nắm vững kiến thức căn bản, làm tốt bài tập vận dụng, thì mục đích tiếp theo của các em là hướng tới những bài tập mức độ vận dụng cao để nâng cao điểm số của mình, bộ t

Nguyễn Hoàng Hảo

Tác giả: Nguyễn Hoàng Hảo Trưởng ban chuyên môn GSTT Huế

Sinh viên năm 2 ngành BSĐK trường Đại

học Y Dược Huế (Phiên bản 2: Tặng các em học sinh)

Tháng 5- 2017

Chào các em, chắc hiện giờ các em đang bước vào những ngày cuối của việc ôn tập rồi Anh xin gửi tặng các em bộ tài liệu này, hy vọng nó sẽ giúp ích ít nhiều cho các

em trong những ngày “tăng tốc” hết sức để chuẩn bị cho kỳ thi “về đích”

Bộ tài liệu này gồm 24 câu bài tập Vật Lý để ôn thi THPT Quốc Gia 24 câu này được anh đánh giá là hay và khó, bao gồm tất cả các chương mà các em học trong SGK Khi mà các em đã nắm vững kiến thức căn bản, làm tốt bài tập vận dụng, thì mục đích tiếp theo của các em là hướng tới những bài tập mức độ vận dụng cao để nâng cao điểm số của mình, bộ tài liệu này của anh sẽ ít nhiều giúp các em điều đó

Để thực hiện bộ tài liệu này, anh đã lấy nhiều nguồn từ những kiến thức được thầy anh dạy năm lớp 12, các dạng toán trên thư viện vật lý, CLUB Yêu Vật Lý, trang Vật

lý phổ thông…Đặc biệt anh xin cảm ơn thầy giáo Võ Đình Hiệp, giáo viên trường THPT Bùi Dục Tài, là giáo viên dạy môn Lý lớp 12 của anh, chính là người dạy cho anh những kiến thức từ cơ bản đến nâng cao, giúp anh hoàn thành bộ tài liệu này Tài liệu được soạn lúc anh ôn thi, chắc chắn có những chỗ thiếu sót, mong các em phản hồi lại qua page https://www.facebook.com/onthidaihoccungthukhoa/?fref=ts

Cuối cùng chúc các em có một kỳ thi thành công, vượt vũ môn một cách tốt nhất

- Nguyễn Hoàng Hảo-

Nguyễn Hoàng Hảo

Câu 1: Trên sợi dây OT có chiều dài l đàn

hồi xuất hiện hiện tượng sóng dừng Điểm

O trùng với gốc tọa độ Sóng tới điểm T có

biên độ A Ban đầu hình ảnh sóng là đường

(1), sau thời gian tvà 5 tthì hình ảnh

sóng lần lượt là (2) và (3) Tốc độ truyền

sóng là v Tốc độ dao động cực đại tại H là:

2

vA l



B 2 3vA

l



C

2

vA l

 D 2 vA

l



Giải

Xét điểm N trên dây, từ vòng tròn lượng giác suy ra

3

3

2

    

  

Ta có: f v v 2 v



   

Vậy tốc độ cực đại tại điểm H là: vmax x 2 3vA

l





 

Chọn đáp án B

Câu 2: Trên một mặt bàn nằm ngang nhẵn có gắn một lò xo nhẹ có độ cứng

100 /

k N m, đầu P cố định, đầu Q gắn vào một tấm ván có khối lượng M=2kg, trên tấm ván ta đặt một vật nhỏ có khối lượng m=100g Khi hệ vật đang đứng yên thì ta truyền cho vật nhỏ một vận tốc vbđ thì thấy tấm ván bắt đầu dao động, hệ số ma sát giữa 2 vật là  Để nhiệt lượng mà hệ tỏa ra là lớn nhất đúng bằng 0,13J và quãng đường tấm ván đi được là ngắn nhất thì giá trị của  gần với giá trị nào nhất sau đây?

Giải

Để nhiệt lượng mà hệ tỏa ra là lớn nhất thì toàn bộ cơ năng lúc đầu chuyển hóa thành nhiệt năng, lúc đó để thỏa mãn quãng đường nhỏ nhất mà tấm ván đi được được thì tấm ván sẽ dừng lại đúng vị trí ban đầu

Ta có:

2

1, 612 / 2

bd bd

mv

Thời gian vật nhỏ chuyển động đến lúc dừng lại là v bd

t g





Phương trình dao động của tấm ván: x mg 1 cos k t

  

   

Để thỏa mãn ddkbt: v bd 2 M 0,18

t T



Chọn đáp án C

Câu 3: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U=232V không thay đổi, tần số f

thay đổi được vào hai đầu đoạn mạch MN theo thứ tự L (thuần cảm), R, C nối tiếp (CR2<2L) Điểm P nằm giữa cuộn cảm và điện trở Khi   1thì uMN sớm pha hơn

uPN một góc là

2

 Khi 1

3



 thì điện áp hiệu dụng hai đầu đoạn PN gấp 3 11

2 điện

áp hiệu dụng hai đầu đoạn MP Khi   0 thì điện áp hai đầu đoạn MP cực đại, giá

trị cực đại đó gần với giá trị nào nhất sau đây?

Giải

Khi   1 thì 2 2 2 2 

2 1

1

1



Khi 1

3



 thì

 

1

1

2

L

C L

Z

Z

Từ (1) và (2) suy ra

C L





Vậy max

2 350, 75 1

L

C L

U





 

  

 

Chọn đáp án A

Câu 4: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U và tần số không thay đổi, vào

hai đầu đoạn mạch R, L (thuần cảm) thay đổi được, C mắc nối tiếp Khi LL0 thì điện áp hiệu dụng hai đầu cuộn cảm đạt giá trị cực đại và bằng U1 Khi LL1 hoặc

Nguyễn Hoàng Hảo

2

LL thì điện áp hai đầu cuộn cảm có cùng giá trị 1

3

U

U U  và hệ số công suất của đoạn mạch khi đó là h1 và h2 Cho biết 1

C

R

Z  Trong những giá trị được cho dưới dây, giá trị nào có thể là giá trị của tổng (h1 + h2) ?

Giải

Công thức: U L U Lmaxcos  0, trong đó  và 0 là độ lệch pha của u và i

Ta có

1 cos

1

3 cos

3 3

2 cos cos 2

cos cos

T T

T

 

 

 





2

1 cos 1 cos

1

RC

C

R Z

    



và 0 1

C

R Z

 

Nên 2 cos 0 1 2 2

2     3  T 3

Chọn đáp án D

Câu 5: Cho hai mạch dao động điện từ lý tưởng L1C1 và L2C2 với L1=L2 và

C C  F Tích điện cho hai tụ C1 và C2 thì đồ thị điện tích của chúng được biểu diễn như hình vẽ Kể từ thời điểm t=0, thời điểm lần thứ 2017 hiệu điện thế trên hai tụ

C1 và C2 chênh lệch nhau 1,5V là

A 125

126s B

215

216s

C 216

215s D

126

125s

Giải

Do L1=L2 và C1C2 1Fnên T1=T2

Từ đồ thị suy ra từ t=0 đến t=2 (ms) là một chu kỳ, suy ra T= 2.10-3

(s)

Suy ra 1000 (rad/s)

Từ đồ thị suy ra phương trình dao động của 6   

1 2.10 cos 1000

q   t C và

 

6

2 10 cos 1000

3

q    t  C

Từ đó viết được phương trình điện áp của hai bản tụ là

  

1 2 cos 1000

u  t V và 2 cos 1000  

3

Độ chênh lệch điện áp giữa hai bản tụ là 1 2 3 cos 1000 1,5

6

      

Suy ra cos 1000 3

t 



   

Ta để ý thấy tại t=0 thỏa mãn điều kiện đề Câu, vậy cần tìm thời điểm thứ 2016 Vậy 2016 126

4 125

t T  s(Vì mỗi chu kỳ có 4 lần thỏa mãn điều kiện)

Chọn đáp án D

Câu 6: Trên mặt nước có hai nguồn sóng O1, O2 kết hợp, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình u O1 u O2 acos 10 t mm , t tính bằng s Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là v15cm s/ Gọi I là trung điểm của O1O2, xét hình vuông MNPQ (M, N, P, Q là những điểm dao động với biên độ cực đại, MN, PQ nằm về hai phía của O1O2, nhận I làm tâm đối xứng) Biết rằng số điểm dao động với biên độ cực đại trên cạnh MN nhiều hơn trên cạnh MQ là 4 điểm và 1 2 4 505

5

O O  cm Diện tích hình vuông MNPQ là

A 324cm2 B 256cm2 C 144cm2 D 64cm2

Giải

Gọi A, B lần lượt là giao điểm của hình vuông MNPQ với O1O2

Vì M, N là hai điểm dao động với biên độ cực đại nên số điểm dao động với biên độ cực đại trên MN là một số lẻ nguyên ( do có vân cực đại trung tâm) Để số điểm dao động với biên độ cực đại trên cạnh MN nhiều hơn trên cạnh MQ là 4 điểm thì trên

MQ số điểm dao động với biên độ cực đại cũng là một số lẻ nguyên hay A tiếp xúc với một vân cực đại

Ta có O M2 O M1 k

A tiếp xúc với một vân cực đại, để thỏa mãn ycbt thì 2 1  1

2

    với

kZ k

Mặt khác:

2

1

2 2 2 2

O A

O A



 



 



Áp dụng định lý Pytago ta có:







Nguyễn Hoàng Hảo

Với 1 2 4 505

5

O O  cm, 3cm ta có

4

k

               

 

Chọn đáp án A

Câu 7: Thí nghiệm I-âng xác định bước sóng của chùm tia laze Biết khoảng cách hai

khe là a0,1 0, 002  mm Khoảng cách D từ hai khe đến màn quan sát được đo bằng thước có độ chia nhỏ nhất là 1mm, khoảng cách L của 3 khoảng vân liên tiếp được đo bằng thước kẹp có độ chia nhỏ nhất là 0,04mm Các số liệu được đo như sau:

Bước sóng của chùm laze có biểu thức là:

A 0, 238 0, 0183  m B 0, 283 0, 0183  m

C 0, 283 0, 0138  m D  0, 238 0, 0138  m

Giải

Từ đề Câu ta có a 0,1mm, a 0, 002 mm

Sai số hệ thống của phép đo D là  0,5 mm

Sai số hệ thống của phép đo khoảng vân là '

0, 02mm

 

Số khoảng vân đánh dấu n3

Lần đo D (mm) D(mm) L (mm) L(mm)

Trung bình 264,2 0,64 2,52 0,064

Giá trị trung bình của bước sóng: 0,1.2,52 4 

3,18.10 3.264, 2

a L

mm

n D

    

Sai số tuyệt đối của phép đối của phép đo độ rộng 3 khoảng vân:

'

0, 084

     

Sai số tuyệt đối của phép đo khoảng cách D là:

1,14

     

Sai số tuyệt đối của bước sóng

 

5

1,83.10

mm

     

     

Vậy bước sóng của chùm laze có biểu thức là 0, 238 0, 0183  m

Chọn đáp án A

Câu 8: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng U và tần số không thay đổi, vào

hai đầu đoạn mạch R, C thay đổi được, L (thuần cảm) nối tiếp Khi CC0thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu tụ điện đạt cực đại UC max Khi CC1 hoặc CC2thì điện áp hiệu dụng trên tụ điện có giá trị như nhau và bằng U , công suất tiêu thụ của mạch là C

1, 2

P P Khi CC3thì công suất tiêu thụ của mạch đạt cực đại và bằng Pmax Biết

Cmax

2

3

C

U

U  và P1P2 0,8Pmax Hệ số công suất của mạch khi CC0có thể là giá trị nào trong các giá trị sau?

Giải

3 cos cos 2 cos cos cos cos

4

t

           với 2

3

t Mặt khác

2

2

cos

cos cos cos cos 0,8 cos





 







cos cos 2 cos cos cos 2.0,8 cos

            

Chọn đáp án A

Câu 9: Đặt điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng 100V vào hai đầu đoạn mạch MN

có R, C , L (thuần cảm) thay đổi được mắc nối tiếp Khi L=L0 thì điện áp hiệu dụng giữa hai đầu cuộn cảm cực đại và bằng 150V khi L=L1 hoặc L=L2 thì điện áp hiệu dụng trên đoạn RC lần lượt là URC1, URC2 và tổng hệ số công suất trong hai trường hợp là 1,39 Biết rằng LU1 RC1L U2 RC2 Tổng giá trị điện áp trên cuộn cảm trong hai trường hợp L=L1 và L=L2 gần với giá trị nào nhất sau đây?

Giải

max

L

U U

     

Mặt khác cos 1 cos 2 2 cos 0 1,39 2 5 0,932

3

        

Vậy U L1U L2 2tU Lmax 279, 732

Chọn đáp án C

Câu 10: Một con lắc lo xo nằm ngang dao động điều hòa với tần số góc là

2 rad s/

  Biết rằng tại li độ x1, x2 thì    2 2

v

t

 

      với t 2; 4

Nguyễn Hoàng Hảo

và tổng lực kéo về tại hai li độ bằng t3F k1.Giả sử max

1

5

2

dh dh

F

F  Tìm thời gian

ngắn nhất vật đi hết quãng đường S biết 2 2 1

5

S

 

A 1

4s B

1

6s C

1

8s D

1

12s

Giải

Từ giả thiết suy ra

 

2 2

2

2

1 1

2 2

2

2 5

2 5

  





   





  2

*          t 2t 8 0 4 t 2 t 2

Từ đó suy ra 2 1

1

4

2 5









 Nên khi đó quãng đường S 4 5x12 5x1 A

Với 2 suy ra T 1s

Vậy thời gian ngắn nhất đi hết quãng đường bằng biên độ A là 1

6 6

T s



Chọn đáp án B

Câu 11: Một lò xo nhẹ có độ cứng k 100N m/ , đầu trên gắn một vật cố định, đầu dưới treo quả cầu nhỏ có khối lượng m1,5kgsao cho vật có thể dao động không ma sát theo phương thẳng đứng trùng với trục của lò xo Lúc đầu bàn tay đỡ quả cầu để lò

xo giãn 0,5cm Sau đó cho bàn tay chuyển động thẳng đứng xuống dưới nhanh dần đều với gia tốc 2

0,5 /m s Bỏ qua mọi ma sát, lấy 2

10 /

g m s Khi quả cầu rời khỏi tay thì nó dao động điều hòa, biên độ dao động là:

A 3,594 cm B 4,593 cm C 5,349 cm D 9,354 cm

Giải

Ban đầu lò xo giãn S0 0,5cm, sau đó hệ bắt đầu chuyển động nhanh dần đều với gia

tốc a và khi quả cầu rời khỏi tay thì hệ đã đi được quãng đường

2

2

at

S , vận tốc của

hệ là v at với t là thời gian chuyển động

Khi quả cầu vừa rời khỏi tay, quả cầu chịu tác dụng của hai lực: trọng lực có độ lớn

mg hướng xuống và lực đàn hồi có độ lớn F k S S0hướng lên Gia tốc của vật lúc này là mg k S S0

a

m

 

 Từ đó suy ra:

 

0 0,1375 2

0, 74

m g a

k

S

a









  



Tốc độ và ly độ của quả cầu khi rời tay:

1

3

0,37 /

7,5.10

mg

k



 





         



Biên độ dao động:

2

1 v 4,593



 

   

 

Chọn đáp án B

Câu 12: Một con lắc đơn được treo vào buồng thang máy đứng yên Ban đầu vị trí

cân bằng là N Kéo lệch con lắc đến vị trí M sao cho con lắc tạo với phương thẳng đứng một góc max rồi thả không vận tốc đầu Đúng lúc con lắc lần đầu tiên đến N thì thang máy rơi tự do Lần đầu tiên dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 900

là lúc vận tốc con lắc so với mặt đất bằng 0 Giá trị max gần với giá trị nào nhất sau

đây?

Giải

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng:

2

2

mv

Sau khi thang máy rơi tự do, con lắc ở trạng thái không trọng lượng, tức là trong hệ quy chiếu với thang máy chỉ có lực căng sợi dây nên con lắc chuyển động tròn đều với vận tốc v

Khi dây treo hợp với phương thẳng đứng một góc 900

cũng là lúc chuyển động tròn đều quét được một góc

2





  , quãng đường đi được tương ứng là S  l  Thời gian để đi được quãng đường S là:

 max

t







 



Trong thời gian này chuyển động rơi tự do của thang máy đạt đến vận tốc

1

max

l

gl







 

 Vì lúc này vận tốc của con lắc đối với mặt đất bằng 0

nên

max

l

gl







2



Chọn đáp án B

Câu 13: Một con lắc lò xo gồm vật nhỏ có khối lượng m150gđược treo vào đầu tự

do của một lò xo có độ cứng k 50N m/ Vật được đặt trên một giá đỡ nằm ngang P tại vị trí lò xo không biến dạng Cho giá đỡ P chuyển động nhanh dần đều xuống phía dưới với gia tốc 2

2,5 /

a m s Lấy 2

10 /

g  m s Ở thời điểm lò xo dài nhất lần đầu tiên, khoảng cách giữa vật và giá đỡ P là:

A 1,302 cm B 1,203cm C 2,301 cm D 3,102 cm

Giải

Nguyễn Hoàng Hảo

Chọn chiều dương hướng xuống Ban đầu tại vị trí cân bằng O1, lò xo dãn một đoạn

0, 03

mg

k

  

Giá đỡ P chuyển động nhanh dần đều hướng xuống nên lực quán tính F hướng lên suy

ra VTCB khi có giá đỡ P là O2 với O O1 2 F ma 7,5.10 3m



   Giá đỡ đi xuống đến vị trí O2, vật và giá

đỡ sẽ tách nhau, suy ra vật và giá đỡ đi

được quãng đường S 2, 25cm

Tại thời điểm tách, vật và giá đỡ có tốc

độ v 2aS 0,335 /m s

Khi tách ra, VTCB của vật là O1,

suy ra vật có ly độ là x 0, 75cm

Suy ra

2 2

1,982

v



 

   

  Thời gian vật đi từ x 0, 75cm đến

1,982

x A cmlà t0,107s

Tính từ O2, giá đỡ P đi được quãng đường

2

5, 033 2

at

Suy ra khoảng cách giữa hai vật là:

5, 033 0, 75 1, 982 2, 301

Chọn đáp án C

Câu 14: Trên mặt nước có hai nguồn sóng O1, O2 kết hợp, dao động theo phương thẳng đứng với phương trình lần lượt là u O1 a1cos t mm vàu O2 a2cos t mm

với t tính bằng s Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là vcm s Xét một điểm M trên / mặt nước dao động với biên độ 12,8 mm, cách O1, O2 lần lượt những đoạn d1, d2 Biết rằng 2 1

5

v



  Giá trị cực tiểu của a1a2 gần giá trị nào nhất trong các

giá trị sau? Xem như biên độ dao động của nguồn không đổi trong quá trình truyền sóng

A 11,8 mm B 12,6 mm C 13,9 mm D 14,7 mm

Giải

Độ lệch pha của sóng từ nguồn tới điểm M là:

 2 1  2 1  2 1



Khi đó biên độ dao động ở M: 2 2

M

a  a a  a a 

Suy ra 2  2  

M

Áp dụng bđt Côsi:  1 22 2   2 1 2 2 

1 cos

cos

M

 1 2 13, 459

cos 2

M

a

Chọn đáp án C

Câu 15: Cho hai lăng kính có 0

A  được ghép như hình bên, chiết suất của hai lăng kính được tính theo 2 hệ thức 1

b



b



  , trong đó

a  , a2 1,5, 4 2

b  nm Tính bước sóng của bức xạ đi tới theo phương song song với DC và tia ló cũng song song với DC

A 0,83 m B 0, 73 m

C 0, 63 m D 0,53 m

Giải

Ta có góc tới 0

i  , tia ló có 0

r  (như hình vẽ)

Tứ giác KIAJ nội tiếp nên 0

i  r

Ta có

sin sin 60 sin 30







 

1

2

1 cos 1

4

r

n

n n



 





 

    



*  3 4n  1 2n  1 3n n n 1

b



b



  vào ta được

         

Thay vào a1 1,1, a2 1,5, b1 5.104nm2, b2 104nm2 suy ra 0,53 m

Chọn đáp án D

Câu 16: Ba vật dao động điều hòa với cùng biên độ A1cmtrên ba đường thẳng song song với tần số khác nhau có vị trí cân bằng cùng nằm trên 1 đường thẳng và