Đề thi và đáp án KSCL giáo viên lần 1 năm học 2018-2019 môn Vật lý

[r]

ĐỀ KHẢO SÁT CHẤT LƯỢNG GIÁO VIÊN NĂM HỌC 20182019

MÔN VẬT LÝ

Thời gian làm bài: 180 phút

Câu 1 (3.0 điểm)

  Cho  cơ  hệ  như  hình  vẽ,  lò  xo  lý  tưởng  có  độ  cứng       

k  =  100  N/m  được  gắn  chặt  vào  tường  tại  Q,  vật  M  =  200 g 

được gắn với lò xo bằng một mối nối hàn. Vật M đang ở vị trí 

cân  bằng,  một  vật  m  =  50  g  chuyển  động  đều  theo  phương 

ngang với tốc độ v0 = 2 m/s tới va chạm hoàn toàn mềm với vật 

M. Sau va chạm hai vật dính vào nhau và dao động điều hòa. 

Bỏ qua ma sát giữa vật M với mặt phẳng ngang. 

  1. Chọn trục tọa độ như hình vẽ, gốc O tại vị trí cân bằng, gốc thời gian t = 0 lúc xảy ra va  chạm. Viết phương trình dao động của hệ vật.  

  2. Sau một thời gian dao động, mối hàn gắn vật M với lò xo bị lỏng dần, ở thời điểm t hệ  vật đang ở vị trí lực nén của lò xo vào Q cực đại. Sau khoảng thời gian ngắn nhất là bao nhiêu  (tính từ thời điểm t) mối hàn sẽ bị bật ra? Biết rằng, kể từ thời điểm t mối hàn có thể chịu được  một lực nén tùy ý nhưng chỉ chịu được một lực kéo tối đa là 1 N.  

Câu 2 (4.0 điểm)

  Một con lắc lò xo treo thẳng đứng gồm vật nặng có khối lượng m = 100(g) và lò xo nhẹ có 

độ cứng k = 100(N/m). Nâng vật nặng lên theo phương thẳng đứng đến vị trí lò xo không bị biến  dạng, rồi truyền cho nó vận tốc  (cm/s) thẳng đứng hướng lên. Chọn gốc thời gian là lúc  truyền vận tốc cho vật nặng. Chọn trục tọa độ Ox thẳng đứng, chiều dương hướng xuống, gốc  tọa độ O ở vị trí cân bằng. Lấy g = 10(m/s2);   

1. Nếu sức cản của môi trường không đáng kể, con lắc lò xo dao động điều hòa. Tính: 

      - Độ lớn của lực đàn hồi mà lò xo tác dụng vào vật lúc t = 1/3(s). 

      - Tốc độ trung bình của vật trong khoảng thời gian 1/6(s) đầu tiên. 

2. Nếu lực cản của môi trường tác dụng lên vật nặng có độ lớn không đổi và bằng FC = 0,1(N)   Hãy tìm tốc độ lớn nhất của vật sau khi truyền vận tốc. 

Câu 3 (4.0 điểm)  

  Một con lắc đơn gồm một vật nhỏ có khối lượng m = 2g và một dây treo mảnh, chiều dài 

l, được kích thích cho dao động điều hòa. Trong khoảng thời gian t  con lắc thực hiện được 40  dao động. Khi tăng chiều dài con lắc thêm một đoạn bằng 7,9 cm, thì cũng trong khoảng thời 

gian t  nó thực hiện được 39 dao động. Lấy gia tốc trọng trường g = 9,8 m/s 2 . 

  1. Kí hiệu chiều dài mới của con lắc là l’. Tính l, l’ và các chu kì dao động T, T’ tương ứng. 

  2. Để con lắc với chiều dài l’ có cùng chu kỳ dao động như con lắc chiều dài l, người ta 

truyền cho vật điện tích q = + 0,5.10-8 C  rồi cho nó dao động điều hòa trong một điện trường 

đều E

 có đường sức thẳng đứng. Xác định chiều và độ lớn của vectơ cường độ điện trường. 

10 30

2

π 10

B  

Câu 4 (3.0 điểm)

Trên  mặt  nước  có  hai  nguồn  phát  sóng  kết  hợp  A,  B  dao  động  theo  phương  trình:  5cos(20 ) 

A

u  t cm  và u B 5cos(20  t ) cm.  Coi  biên  độ  sóng  không  đổi,  tốc  độ  sóng  là 

60cm/s. 

  1. Viết phương trình sóng tổng hợp tại điểm M cách A, B những đoạn là:  MA = 11cm; 

 MB = 14 cm. 

   2. Cho AB = 20 cm. Hai điểm C, D trên mặt nước mà ABCD là hình chữ nhật với AD = 

15 cm. Tính số điểm dao động với biên độ cực đại đoạn AB và trên đoạn AC. 

3. Hai điểm M1 và M2 trên đoạn AB cách A những đoạn 12cm và 14cm. Tại một thời điểm 

nào đó vận tốc của M1 có giá trị đại số là 40cm / s. Xác định giá trị đại số của vận tốc của M2  lúc đó .    

Câu 5(4.0 điểm)

  Cho  mạch  điện  như  hình  vẽ.  Cuộn  dây  thuần 

cảm có độ tự cảm L có thể thay đổi được, R là biến 

trở.  Hiệu  điện  thế  hai  đầu  đoạn  mạch  AB  có  dạng 

) ( 100 cos 2

200 t V

u AB     Điện  trở  dây  nối  không 

đáng kể, điện trở vôn kế vô cùng lớn. 

  1. Khi R = R1. Điều chỉnh độ tự cảm của cuộn dây để L L1 1(H)





 thì u AB trễ pha so với 

MB

u   và sớm pha hơn u AN  cùng góc 

3

  Xác định R1, C và số chỉ của các vôn kế. 

2. Khi L = L2 thì số chỉ vôn kế V1 không thay đổi khi R thay đổi. Tìm L2 và số chỉ của V1  khi đó. 

  3. Điều chỉnh biến trở để R = 100, sau đó thay đổi L để vôn kế V2 chỉ giá trị cực đại.  Tính L và số chỉ của các vôn kế V1, V2 khi đó. 

Câu 6 (2.0 điểm)

Một âm thoa đặt trên miệng của một ống khí hình trụ AB,  

chiều dài l của ống có thể thay đổi được nhờ dịch chuyển mực  

nước ở đầu B như hình vẽ . Khi âm thoa dao động nó phát ra một  

âm cơ bản, ta thấy trong ống khí có một sóng dừng ổn định.  

Biết rằng với ống khí này đầu B kín là một nút sóng, đầu A hở 

là một bụng sóng và vận tốc  truyền âm là 340 m/s. 

1. Khi chiều dài của ống thích hợp ngắn nhất l0 = 12 cm thì 

âm là to nhất. Tìm tần số dao động do âm thoa phát ra .   

  2. Khi dịch chuyển mực nước ở đầu B cho đến khi có chiều dài l = 60 cm ta lại thấy âm là 

to nhất (lại có cộng hưởng âm).  Tìm số bụng sóng trong phần ở giữa hai đầu A, B của ống. 

-HẾT -

l 

A  

R

V 2

L

V 1

N

Câu 2

2a

(2,5 đ) + Khi vật ở VTCB  0 x0 mg 0, 01( ) 1(m cm)

k

       k 10

m

    (rad/s) 

+  Phương trình dao động của vật:  2 cos(10 2 )

3



+ Chu kỳ T = 2 2 1s

10 5

 

 

+  t =1/3(s) => x = 2(cm). Độ lớn lực đàn hồi: Fđh=k  = 3(N) 

+ Biểu diễn  2 cos(10 2 )

3



   bằng véc tơ quay A

  Sau t =1/6s véc tơA

 quay  5 2

     Quãng đường vật dao động điều hòa  

đi được sau 1/6s là:  

S = 2A+ 2HM = 2A + A = 3A = 6cm 

Câu 1 Nội dung

1a

(1.5đ)

1b

(1,5đ)

a. Viết phương trình dao động: 

- Gọi v là vận tốc của hệ vật sau va chạm, sử dụng định luật bảo toàn động lượng ta có: 

mv0 = ( M + m)v    v = 0,4 m/s = 40 cm/s 

- Phương trình dao động của hệ hai vật: 

















) sin(

) cos(











t A

v

t A x

  Chọn gốc thời gian, trục tọa độ như giả thiết, tại t = 0 ta có: 



















) / ( 40 sin

) ( 0 cos

s cm A

v

cm A

x







       (1) 

        =  20

25 , 0

100





 m

M

k

 rad/s         (2) 

Từ (1) và (2) ta tìm được  A = 2 cm,  = /2. 

- Phương trình dao động:  x = 2cos(20t + /2)(cm) 

b Xác định thời gian ngắn nhất: 

- Lực tác dụng vào mối hàn là lực kéo khi hệ vật (M + m) 

dao động với x > 0 

- Lực tác dụng vào mối hàn chính là lực đàn hồi của lò xo  

Fđ = k x = kx 

- Mối hàn sẽ bật ra khi Fđ    1N     kx   1N 

  x    0,01m = 1 cm 

- Thời gian ngắn nhất từ khi lò xo bị nén cực đại cho tới 

khi mối hàn bị bật ra là thời gian vật chuyển động từ B đến 

P ( xP = 1 cm). Sử dụng hình chiếu chuyển động tròn đều ta xác định được: tmin = T/3 = /30 (s) 

H  M 

x 

o 

x 

y 

N 

B 

P 

  

2  -2 

2b

(1,5 đ) 

Chọn mốc tính thế năng là VTCB 

+ Cơ năng ban đầu W0 = 

0 0 0, 02( )

mv kx

J

+ Vật chuyển động chậm dần đến vị trí cao nhất cách VTCB A: 

2 1

0 ( 1 0) 1 0, 0195

kA

+  Sau đó vât đi xuống nhanh dần và đạt tốc độ cực đại tại vị trí:    Fhp=Fc

1 F C 0, 001( )

K

+  Độ biến thiên cơ năng lúc đầu và vị trí tốc độ cực đại: 

2 2 1

kx mv

3a

(1đ) 

a. Tính chiều dài và chu kì dao động của con lắc  

       

 (1) 

Theo giả thiết ta có: l'   l 7,9        (2) 

Từ (1) và (2):  l 7,9 1600

l 152,1cm

l 1521



l'   l 7,9 152,1 7,9 160cm        Tính được : T=2,475 (s); T` = 2,538 (s)      

3b

(1,5đ) 

a b. Xác định chiều và độ lớn vectơ E 

Khi vật chưa tích điện và được kích thích cho dao động điều hòa dưới tác dụng của lực  căng ⃗ và trọng lực  thì chu kì của con lắc là:  T ' 2 l '

g

   

Khi vật tích điện q và đặt trong điện trường đều  ⃗ cùng phương với  ⃗ và được kích thích  cho dao động điều hòa dưới tác dụng lực căng ( )⃗và hợp lực   1⃗ = ⃗ + ⃗ 

Do đó chu kì của con lắc có biểu thức:

1

1

l'

g

   với  1

qE

m

    (3)      

Ta có: T1  T  g1  g, do đó từ (3) ta có: 

1

qE

m

  , trong đó điện tích q > 0  Vậy  ⃗ cùng phương, cùng chiều với  ⃗ nên  điện trường  ⃗ có chiều hướng xuống, cùng  chiều với  ⃗ 

1

g l ' qE 1600

1

3

5 8





3c

(1,5đ) 

Tính được vận tốc của vật khi dây treo lệch góc : 

1

2mv

2 = mgℓ(cos α - cosα ) 0  v 2gcoscos0 

- Tính gia tốc tiếp tuyến:  at = gsin α  

- Tính gia tốc pháp tuyến:  aht = 

2

v

 = 2g(cos α - cosα ) 0

Gia tốc của vật a =  a + a  Thay số được 2t 2ht ≈ 8,68 /    

Câu 4  

4a

(1đ) 

a Phương trình sóng do A,B truyền tới M lần lượt là:  























)

2 cos(

)

2 cos(

2 2

1 1















d t a

u

d t a

u

    với  6( )

10

60

cm f

V







+ Phương trình dao động tổng hợp tại M là:  

= + = 2 ( − ) + cos − ( + ) +    

= 10 20 − .  (cm)  4b

(1.5đ) b. + Vị trí điểm dao động với biên độ cực đại thoả mãn:    1

2 cos 1  2 





d

        



















2

1

2

+ Các điểm trên đoạn AB dao động với biên độ cực đại thoả mãn: 

1 2

1 2

1

2 1

2 1





























































k Z

k

AB k AB

AB d

d

k d d







       Suy ra trên đoạn AB có 6 điểm cực đại giao thoa 

+ Các điểm trên đoạn AC dao động với biên độ cực đại thoả mãn:  

− ≤ − ≤ −  Với  ∈  

Thay số tính được trên đoạn AC có 5 điểm dao động với biên độ cực đại 

4c

(1.5đ)

c. + M1 cách A,B những đoạn d1 12cm;d2 8cm; 

    M2 cách A,B những đoạn d1 14cm;d2 6cm 

+ Phương trình dao động tổng hợp của M1 và M2 tương ứng là: 

= 10 2

3 +2 . −

5

5

6  

= 10 4

3 +2 . −

5

6 = 5√3. −

5

6  

Câu 5

5a

(1,5đ)

+ Dùng giản đồ véc tơ: 

+ Từ giản đồ véc tơ: 

ODE dều: 

=> UL = UAN = UAB = 200(V) 

+ Vậy vôn kế: V1; V2 cùng chỉ  200(V) 

+ UC = 0,5UL => ZC = 0,5 ZL = 50 =>  ( )

5

10 3

F C





+UR = UAB

6 cos

=> R = ZL 50 3 ( )

2

3



5b

(1đ)

Hiệu điện thế hiệu dụng giữa hai điểm AN 

+ U1 = UAN = I.ZAN = UAB 2 2

2 2

) (

L

C Z Z R

Z R







+ U1 = 

2 2

) 2 (

C

C L L AB

Z R

Z Z Z U







    để U1 không phụ thuộc vào R thì:  0

2 

L

Z hoặc Z L 2Z C

=> L2 = 0 hoặc L2 =  1(H)

 ;   Khi đó U1 = UAB = 200(V)  5c

(1.5đ)

Áp dụng định lý Sin trong tam giác ODE 

=> UL= UAB



 sin

sin  Trong đó 

5

2 U

sin

2 2 AN







C Z R

R U

=> ULmax  khi 

2



  vậy ULmax = 100 5 V( ) 

=> vôn kế V2 chỉ 100 5 V( ) 

+ UAN =  U2Lmax U AB2 100(V) => Vôn kế V1 chỉ 100(V) 

+ UR = UAN.sin =  40 5 V( ) 

=> 

L

L Z

U U

I R max

R 

  => ZL = 250() => L 2,5(H)



Câu 6

6a

(1 đ)

Tần số dao động của âm thoa: Lúc nghe được âm to nhất là lúc sóng dừng trong ống phân 

bố sao cho B là một nút, còn miệng A là một bụng. Khi nghe được âm to nhất ứng với chiều  dài ngắn nhất l0 = 12 cm thì A là một bụng và B là một nút gần nhất. Ta có: 

        0    40 4.12 48

4



Suy ra tần số dao động:  340 708, 33

0, 48

v



6b

(1đ)

Số bụng: Khi l = 60 cm lại thấy âm to nhất tức l;à lại có sóng dừng với B là nút, A là bụng.  Gọi k là số bụng sóng có trong khoảng AB khi đó (không kể bụng A). Ta có: 

2 4

l k 

  => 60 48 48 60 12 2

  Vậy trong phần giữa AB có 2 điểm bụng (không kể bụng A) 

i 

O 

E 

D