Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Vật Lý - Trường THPT Chuyên Nguyễn Trãi - Hải Dương
Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Vật Lý
-
Hocon247
-
40 câu hỏi
-
90 phút
-
79 lượt thi
-
Trung bình
Tham gia [ Hs Hocon247.com ] - Cộng Đồng Luyện Thi Trực Tuyến để được học tập những kiến thức bổ ích từ HocOn247.com
Năng lượng mà sóng âm truyền đi trong một đơn vị thời gian, qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm gọi là
Năng lượng mà sóng âm truyền đi trong một đơn vị thời gian, qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm gọi là cường độ âm.
Một vật dao động điều hòa dọc theo trục Ox với tần số góc\(\omega \). Tại thời điểm vật có li độ x thì gia tốc của vật có giá trị là a. Công thức liên hệ giữa x và a là:
Ta có:
\(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} x=A.\cos (\omega t+\varphi ) \\ a=-{{\omega }^{2}}.A.\cos (\omega t+\varphi ) \\ \end{array}\Rightarrow a=-{{\omega }^{2}}x \right.\)
Một vật nhỏ dao động điều hòa theo phương trình \(x=A\cos (10t)\) (t tính bằng s). Tại thời điểm t = 2s, pha của dao động là
Ta có \(x=A\cos (10t)\Rightarrow \)Pha của dao động là: 10.t (rad)
\(\Rightarrow \) Tại t = 2s ta có: 10.2 = 20 (rad)
Công thức đúng về tần số dao động điều hòa của con lắc lò xo nằm ngang là
Công thức về tần số dao động điều hòa của con lắc lò xo nằm ngang là: \(f=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{m}}\)
Một sóng cơ học có tần số f lan truyền trong môi trường vật chất đàn hồi với tốc độ v, khi đó bước sóng được tính theo công thức
Bước sóng được tính theo công thức: \(\lambda =\frac{v}{f}\)
Máy phát điện xoay chiều một pha có phần cảm gồm 2 cặp cực và roto quay với tốc độ n vòng/s. Tần số của dòng điện do máy phát ra là:
Tần số của dòng điện do máy phát ra là: \(f=np\)
Trong đó roto quay với tốc độ n (vong/s)
Vật dao động điều hòa dọc theo trục Ox với biên độ A và tốc độ cực đại \({{v}_{0}}\). Tần số dao động của vật là:
Vật dao động điều hòa với tốc độ cực đại: \({{v}_{0}}=\omega A=2\pi f.A\Rightarrow f=\frac{{{v}_{0}}}{2\pi A}\)
Chọn kết luận đúng. Tốc truyền âm nói chung lớn nhất trong môi trường:
Tốc độ truyền âm nói chung lớn nhất trong môi trường rắn.
Mạch dao động lí tưởng gồm cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C đang thực hiện dao động điện tử tự do. Gọi U0 là điện áp cực đại giữa hai đầu tụ điện; u và i tương ứng là điện áp giữa hai đầu tụ điện và cường độ dòng điện trong mạch tại thời điểm t. Hệ thức đúng là
Ta có năng lượng điện từ trong mạch LC được xác định bởi công thức:
\({{W}_{LC}}=\frac{1}{2}C{{u}^{2}}+\frac{1}{2}L{{i}^{2}}=\frac{1}{2}CU_{0}^{2}\Rightarrow {{i}^{2}}=\frac{C}{L}.\left( U_{0}^{2}-{{u}^{2}} \right)\)
Cho hai điện tích điểm có điện tích tương ứng là \({{q}_{1}},{{q}_{2}}\) đặt cách nhau một đoạn r. Hệ đặt trong chân không. Độ lớn lực tương tác điện F giữa hai điện tích được xác định theo công thức
Độ lớn lực tương tác điện giữa hai điện tích điểm đặt trong chân không: \(F=k.\frac{\left| {{q}_{1}}{{q}_{2}} \right|}{{{r}^{2}}}\)
Nhận xét nào sau đây về máy biến áp là không đúng?
Máy biến áp dùng để biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của nó.
\(\Rightarrow \) Phát biểu không đúng: Máy biến áp có thể thay đổi tần số dòng điện xoay chiều.
Suất điện động cảm ứng do máy phát điện xoay chiều một pha tạo ra có biểu thức:
\(e=220\sqrt{2}.\cos \left( 100\pi t+\frac{\pi }{4} \right)\) V. Giá trị cực đại của suất điện động này là:
Ta có: \(e=220\sqrt{2}.\cos \left( 100\pi t+\frac{\pi }{4} \right)V\Rightarrow {{E}_{0}}=220\sqrt{2}V\)
Đặt điện áp \(u={{U}_{0}}\cos \omega t\) (V) vào hai đầu cuộn cảm thuần có độ tự cảm L thì cường độ dòng điện qua cuộn cảm có phương trình là:
Biểu thức điện áp: \(u={{U}_{0}}\cos \omega t(V)\)
Biểu thức cường độ dòng điện: \(i=\frac{{{U}_{0}}}{{{Z}_{L}}}\cos \left( \omega t+{{\varphi }_{u}}-\frac{\pi }{2} \right)=\frac{{{U}_{0}}}{\omega L}\cos \left( \omega t-\frac{\pi }{2} \right)A\)
Trong máy phát thanh đơn giản, thiết bị dùng để biến dao động âm thanh dao động điện có cùng tần số là:
Trong máy phát thanh đơn giản, thiết bị dùng để biến dao động âm thanh dao động điện có cùng tần số là micro.
Một vòng dây dẫn tròn tâm O, bán kính R. Cho dòng điện cường độ chạy trong vòng dây đó. Hệ đặt trong chân không. Độ lớn cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây được xác định theo công thức:
Cảm ứng từ tại tâm vòng dây tròn là: \(B=2\pi {{.10}^{-7}}\frac{I}{R}\)
Đặt vào hai đầu mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp (cuộn dây cảm thuần) một điện áp xoay chiều. Gọi \({{Z}_{L}},{{Z}_{C}}\)tương ứng là cảm kháng của cuộn dây, dung kháng của tụ điện. Tổng trở Z của mạch điện là:
Tổng trở của mạch điện là: \(Z=\sqrt{{{R}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}}\)
Cho biết cường độ âm chuẩn là \({{I}_{0}}={{10}^{-12}}\frac{W}{{{m}^{2}}}.\)Mức cường độ âm tại một điểm là L = 40dB, cường độ âm tại điểm này có giá trị là:
Mức cường độ âm tại một điểm là:
\(L=10\cdot \log \frac{I}{{{I}_{0}}}\Leftrightarrow 40=10\cdot \log \frac{I}{{{10}^{-12}}}\Leftrightarrow \log \frac{I}{{{10}^{-12}}}=4\Leftrightarrow \frac{I}{{{10}^{-12}}}={{10}^{4}}\) \(\Rightarrow I={{10}^{-12}}{{.10}^{4}}={{10}^{-8}}\frac{W}{{{m}^{2}}}\)
Một sợi dây đàn hồi có chiều dài 1,2m căng ngang, hai đầu cố định. Trên đây có sóng ổn định với 3 bụng sóng. Biết sóng truyền trên dây có tần số 100Hz . Tốc độ truyền sóng trên dây là
Điều kiện có sóng dừng trên dây hai đầu cố định: \(l=k\frac{\lambda }{2}=\frac{k\cdot v}{2f}\Rightarrow v=\frac{l.2f}{k}\)
Trên dây có 3 bụng sóng \(\Rightarrow k=3\Rightarrow v=\frac{1,2.2.100}{3}=80\text{m/s}\)
Một con lắc đơn dao động điều hòa với tần số góc 5rad/s tại một nơi có gia tốc trọng trường bằng 10m/s2. Chiều dài dây treo của con lắc là
Tần số góc dao động: \(\omega =\sqrt{\frac{g}{l}}\Rightarrow l=\frac{g}{{{\omega }^{2}}}=\frac{10}{{{5}^{2}}}=0,4m=40\text{cm}\)
Con lắc lò xo gồm vật nhỏ khối lượng 100g gắn với một lò xo nhẹ. Con lắc dao động điều hòa dọc theo trục Ox (gốc O tại vị trí cân bằng của vật) có phương nằm ngang với phương trình x = 10cos(10πt) (cm). Mốc thế năng ở vị trí cân bằng. Lấy π2 = 10. Cơ năng của con lắc có giá trị là:
Khối lượng vật nhỏ: m = 100g = 0,1kg
Li độ:
\(x = 10\cos (10\pi t)(cm) \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}
{A = 10cm = 0,1m}\\
{\omega = 10\pi (rad/s)}
\end{array}} \right.\)
Cơ năng của con lắc có giá trị là: \(W=\frac{1}{2}m{{\omega }^{2}}{{A}^{2}}=\frac{1}{2}.0,1.{{(10\pi )}^{2}}.0,{{1}^{2}}=0,5J\)
Một vật nhỏ có khối lượng 250g dao động điều hòa dọc theo trục Ox (gốc tại vị trí cân bằng của vật) thì giá trị của lực kéo về có phương trình F = -0,4.cos 4t (N) (t đo bằng s). Biên độ dao động của vật có giá trị là:
Khối lượng vật nhỏ: m = 250g = 0,25kg
Lực kéo về: \(F=-0,4.\cos 4t(N)\Rightarrow \omega =4rad/s\)
\(\Rightarrow m{{\omega }^{2}}A=0,4\Rightarrow A=\frac{0,4}{m{{\omega }^{2}}}=\frac{0,4}{0,{{25.4}^{2}}}=0,1m=10cm\)
Hai dao động điều hòa cùng phương có phương trình lần lượt là \({{x}_{1}}={{A}_{1}}.\cos \left( \omega t+{{\varphi }_{1}} \right)\) và \({{x}_{2}}={{A}_{2}}.\cos \left( \omega t+{{\varphi }_{2}} \right).\) Gọi A là biên độ dao động tổng hợp của hai đao động trên. Hệ thức nào sau đây luôn đúng?
Ta có: \(A=\sqrt{A_{1}^{2}+A_{2}^{2}+2{{A}_{1}}{{A}_{2}}.\cos \Delta \varphi }\)
+ Khi \(\Delta \varphi =2k\pi \Rightarrow A={{A}_{\max }}={{A}_{1}}+{{A}_{2}}\)
+ Khi \(\Delta \varphi =(2k+1)\pi \Rightarrow A={{A}_{\min }}=\left| {{A}_{1}}-{{A}_{2}} \right|\)
Tiến hành thí nghiệm đo tốc độ truyền âm trong không khí, một học sinh viết được kết quả đo của bước sóng là \(75\pm 1\)cm, tần số của âm là 440+10 Hz. Sai số tương đối của phép đo tốc độ truyền âm là
Sai số tuyệt đối của phép đo: \(\Delta v=\bar{v}\cdot \left( \frac{\Delta \lambda }{\lambda }+\frac{\Delta f}{f} \right)\)
Sai số tương đối của phép đo:
\(\frac{\Delta v}{{\bar{v}}}=\frac{\Delta \lambda }{\lambda }+\frac{\Delta f}{f}=\frac{0,01}{0,75}+\frac{10}{440}=0,036=3,6\text{ }\!\!%\!\!\text{ }\)
Khi tần số dòng điện xoay chiều chạy qua đoạn mạch chỉ chứa tụ điện tăng lên 4 lần thì dung kháng của tụ điện
Công thức tính dung kháng: \({{Z}_{C}}=\frac{1}{\omega C}=\frac{1}{2\pi fC}\Rightarrow {{Z}_{C}}\sim \frac{1}{f}\)
\(\Rightarrow \) f tăng 4 lần thì ZC giảm đi 4 lần.
Một mạch điện chỉ có tụ điện. Nếu đặt vào hai đầu mạch điện một điện áp xoay chiều \(u=U\sqrt{2}.\cos (100\pi t+\pi )\)(V) thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là 2A. Nếu đặt vào hai đầu mạch điện một điện áp xoay chiều \(u=U\sqrt{2}.\cos \left( 120\pi t+\frac{\pi }{2} \right)\)(V) thì cường độ dòng điện hiệu dụng trong mạch là:
+ Khi \(u=U\sqrt{2}.\cos (100\pi t+\pi )(V):{{I}_{1}}=\frac{U}{{{Z}_{C1}}}=\frac{U}{\frac{1}{2\pi .100\pi .C}}\Leftrightarrow U.2\pi .100\pi .C=2A\)
+ Khi \(u=U\sqrt{2}.\cos \left( 120\pi t+\frac{\pi }{2} \right)(V):{{I}_{2}}=\frac{U}{{{Z}_{C2}}}=\frac{U}{\frac{1}{2\pi .120\pi .C}}=U.2\pi .120\pi .C\)
+ Lấy \(\frac{{{I}_{1}}}{{{I}_{2}}}\) ta được: \(\frac{2}{{{I}_{2}}}=\frac{100}{120}=\frac{1}{1,2}\Rightarrow {{I}_{2}}=2,4A\)
Điện năng được truyền từ một nhà máy phát điện có công suất 1MW đến nơi tiêu thụ bằng đường dây tải điện một pha. Biết điện trở tổng cộng của đường dây bằng 50Ω, hệ số công suất của nơi tiêu thụ bằng 1, điện áp hiệu dụng đưa lên đường dây bằng 25kV. Coi hao phí điện năng chỉ do tỏa nhiệt trên đường dây thì hiệu suất truyền tải điện năng bằng
Ta có:
\(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} P=1MW={{10}^{6}}W \\ R=50\Omega \\ U=25kV={{25.10}^{3}}V \\ \cos \varphi =1 \\ \end{array} \right.\)
Hiệu suất truyền tải: \(H=\frac{{{P}_{ci}}}{P}=\frac{P-{{P}_{hp}}}{P}=1-\frac{P\cdot R}{{{U}^{2}}{{\cos }^{2}}\varphi }=1-\frac{{{10}^{6}}.50}{{{\left( {{25.10}^{3}} \right)}^{2}}.1}=0,92=92\text{ }\!\!%\!\!\text{ }\)
Tại một điểm có sóng điện từ truyền qua, cảm ứng từ biến thiên theo phương trình là:
\(B={{B}_{0}}\cos \left( 2\pi {{.10}^{8}}.t+\frac{\pi }{3} \right)T\) (t tính bằng giây). Kể từ lúc t = 0, thời điểm đầu tiên để cường độ điện trường tại điểm đó bằng 0 là
Biểu thức của cảm ứng từ: \(B={{B}_{0}}\cos \left( 2\pi {{.10}^{8}}.t+\frac{\pi }{3} \right)T\)
Biểu thức của cường độ điện trường: \(E={{E}_{0}}\cos \left( 2\pi {{.10}^{8}}.t+\frac{\pi }{3} \right)(V/m)\)
Biểu diễn trên VTLG ta có:
.png)
Từ hình vẽ ta xác định được góc quét: \(\Delta \varphi =\frac{\pi }{2}-\frac{\pi }{3}=\frac{\pi }{6}\)
\(\Rightarrow \) Thời điểm đầu tiên để cường độ điện trường tại điểm đó bằng 0 là:
\(\Delta t=\frac{\Delta \varphi }{\omega }=\frac{\frac{\pi }{6}}{2\pi \cdot {{10}^{8}}}=\frac{{{10}^{-8}}}{12}s\)
Một con lắc lò xo gồm lò xo có khối lượng không đáng kể, có độ cứng k = 10N/m, khối lượng của vật nặng là m = 100g, vật đang đứng yên ở vị trí cân bằng. Kéo vật dọc theo trục lò xo, ra khỏi vị trí cân bằng một đoạn \(3\sqrt{2}\)cm rồi thả nhẹ, sau đó vật dao động điều hòa dọc theo trục Ox trùng với trục lò xo, gốc O tại vị trí cân bằng của vật. Chọn gốc thời gian t = 0 là lúc vật qua vị trí x = -3cm theo chiều dương. Phương trình dao động của vật là
Tần số góc: \(\omega =\sqrt{\frac{k}{m}}=\sqrt{\frac{10}{0,1}}=10\text{rad}/\text{s}\)
Kéo vật ra khỏi VTCB đoạn \(3\sqrt{2}\text{cm}\)rồi thả nhẹ \(\Rightarrow A=3\sqrt{2}cm\)
Tại t = 0 vật qua vị trí x = -3cm theo chiều dương. Biểu diễn trên VLTG ta có:

Từ VTLG \(\Rightarrow \) Pha ban đầu: \(\varphi =-\left( \frac{\pi }{2}+\frac{\pi }{4} \right)=-\frac{3\pi }{4}\)
\(\Rightarrow x=3\sqrt{2}.\cos \left( 10t-\frac{3\pi }{4} \right)\text{cm}\)
Vật sáng AB phẳng, mỏng đặt vuông góc trên trục chính của một thấu kính (A nằm trên trục chính), cho ảnh thật A'B' lớn hơn vật 2 lần và cách vật 24cm. Tiêu cự f của thấu kính có giá trị là
Ảnh A'B' là ảnh thật \(\Rightarrow \) ảnh ngược chiều với vật \(\Rightarrow k<0\Leftrightarrow -\frac{{{d}'}}{d}=-2\Rightarrow {d}'=2d\) (1)
Ảnh A'B' cách vật 24cm \(\Rightarrow {d}'+d=24\text{cm}\) (2)
Từ (1) và (2) \(\Rightarrow \left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {d}'=16\text{cm} \\ d=8\text{cm} \\ \end{array} \right.\)
Tiêu cự của thấu kính: \(\frac{1}{f}=\frac{1}{d}+\frac{1}{{{d}'}}=\frac{1}{8}+\frac{1}{16}=\frac{3}{16}\Rightarrow f=\frac{16}{3}\text{cm}\)
Đặt điện áp xoay chiều có biểu thức \(u={{U}_{0}}\cos \omega t\) (V) trong đó \({{U}_{0}},\omega \) không đổi vào hai đầu đoạn mạch gồm RLC nối tiếp, cuộn dây thuần cảm. Tại thời điểm t1 điện áp tức thời ở hai đầu RLC lần lượt là \({{u}_{R}}=50\text{V},{{u}_{L}}=30\text{V},{{u}_{C}}=-180\text{V}.\)Tại thời điểm t2, các giá trị trên tương ứng là \({{u}_{R}}=100V,{{u}_{L}}={{u}_{C}}=0V.\) Điện áp cực đại ở hai đầu đoạn mạch là
Ta có:
\(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {{u}_{R}}={{U}_{0R}}.\cos (\omega t+\varphi ) \\ {{u}_{L}}={{U}_{0L}}.\cos \left( \omega t+\varphi +\frac{\pi }{2} \right) \\ {{u}_{C}}={{U}_{0C}}.\cos \left( \omega t+\varphi -\frac{\pi }{2} \right) \\ \end{array} \right.\)
Do \({{u}_{C}}\) và \({{u}_{L}}\)vuông pha với \({{u}_{R}}\)
+ Tại t2 khi \({{u}_{L}}={{u}_{C}}=0\Rightarrow {{u}_{R}}={{U}_{0R}}=100\text{V}\)
+ Tại thời điểm t1, áp dụng hệ thức độc lập với thời gian của hai đại lượng vuông pha ta có:
\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}
{{{\left( {\frac{{{u_R}}}{{{U_{0R}}}}} \right)}^2} + {{\left( {\frac{{{u_L}}}{{{U_{0L}}}}} \right)}^2} = 1}\\
{{{\left( {\frac{{{u_R}}}{{{U_{0R}}}}} \right)}^2} + {{\left( {\frac{{{u_C}}}{{{U_{0C}}}}} \right)}^2} = 1}
\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}
{\frac{{{{50}^2}}}{{{{100}^2}}} + \frac{{{{30}^2}}}{{U_{0L}^2}} = 1 \Rightarrow {U_{0L}} = 20\sqrt 3 V}\\
{\frac{{{{50}^2}}}{{{{100}^2}}} + \frac{{{{180}^2}}}{{U_{0C}^2}} = 1 \Rightarrow {U_{0C}} = 120\sqrt 3 V}
\end{array}} \right.\)
Điện áp cực đại ở hai đầu đoạn mạch:
\({{U}_{0}}=\sqrt{U_{0R}^{2}+{{\left( {{U}_{0L}}-{{U}_{0C}} \right)}^{2}}}=\sqrt{{{100}^{2}}+{{(20\sqrt{3}-120\sqrt{3})}^{2}}}=200\text{V}\)
Có hai con lắc lò xo giống nhau đều có khối lượng vật nhỏ là m = 400g, cùng độ cứng của lò xo là k. Mốc thế năng tại vị trí cân bằng O. Cho đồ thị li độ \({{x}_{1}},{{x}_{2}}\)theo thời gian của con lắc thứ nhất và con lắc thứ hai như hình vẽ. Tại thời điểm t con lắc thứ nhất có động năng 0,06J và con lắc thứ hai có thế năng 0, 005J. Chu kì của hai con lắc có giá trị là:
.png)
Từ đồ thị, ta có phương trình dao động của hai con lắc là:
\(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {{x}_{1}}=10.\cos \left( \omega t-\frac{\pi }{2} \right) \\ {{x}_{2}}=5.\cos \left( \omega t-\frac{\pi }{2} \right) \\ \end{array}\Rightarrow \frac{{{x}_{1}}}{{{x}_{2}}}=2\Rightarrow {{x}_{1}}=2{{x}_{2}} \right.\)
Tại thời điểm t, thế năng của con lắc thứ hai là:
\({{W}_{t2}}=\frac{1}{2}kx_{2}^{2}=0,005J\Leftrightarrow \frac{1}{2}k.{{\left( \frac{{{x}_{1}}}{2} \right)}^{2}}=0,005\) \(\Leftrightarrow \frac{1}{4}\cdot \frac{1}{2}\cdot kx_{1}^{2}=0,005\Rightarrow \frac{1}{2}\cdot kx_{1}^{2}=0,2J\Rightarrow {{W}_{t1}}=0,02J\)
Động năng của con lắc thứ nhất ở thời điểm t là:
\({{W}_{d1}}={{W}_{1}}-{{W}_{t1}}=\frac{kA_{1}^{2}}{2}-0,02=0,06\Leftrightarrow \frac{k.0,{{1}^{2}}}{2}-0,02=0,06\Rightarrow k=16(N/m)\)
Chu kì của con lắc là: \(T=2\pi \sqrt{\frac{m}{k}}=2\pi \sqrt{\frac{0,4}{16}}=1(s)\)
Trên một một sợi dây đang có sóng dừng, phương trình sóng tại một điểm trên dây là: \(u=2\sin (0,5\pi x)\cos (20\pi t+0,5\pi )mm\); trong đó u là li độ dao động của một điểm có tọa độ x trên dây thời điểm t, với x tính bằng cm; t tính bằng s. Tốc độ truyền sóng trên dây là
Phương trình sóng dừng: \(u=2\sin (0,5\pi x)\cos (20\pi t+0,5\pi )mm\)
Tacó:
\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}
{\frac{{2\pi x}}{\lambda } = 0,5\pi x}\\
{\omega = 20\pi ({\rm{rad}})}
\end{array} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}
{\lambda = 4{\rm{cm}}}\\
{T = \frac{{2\pi }}{{20\pi }} = 0,1s}
\end{array}} \right.} \right.\)
Tốc độ truyền sóng: \(v=\frac{\lambda }{T}=\frac{4}{0,1}=40\text{cm}/\text{s}\)
Đặt điện áp \(u=U\sqrt{2}\cos \omega t\) (V) (U và \(\omega \) có không đổi) vào hai đầu đoạn mạch mắc nối tiếp gồm điện trở R, cuộn cảm thuần có độ tự cảm L và tụ điện có điện dung C thay đổi được. Điều chỉnh C = C1 thì công suất tiêu thụ của mạch đạt giá trị cực đại là 200W . Điều chỉnh C = C2 thì hệ số công suất của mạch là\(\frac{\sqrt{3}}{2}.\) . Công suất tiêu thụ của mạch khi đó là
Công suất tiêu thụ của mạch: \(P=\frac{{{U}^{2}}R}{{{Z}^{2}}}=\frac{{{U}^{2}}R}{{{R}^{2}}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}}\)
+ Khi C = C1 thay đổi để \({{P}_{\max }}\Leftrightarrow \) xảy ra hiện tượng cộng hưởng \(\Rightarrow {{P}_{\max }}=\frac{{{U}^{2}}}{R}=200\text{W}\) (1)
+ Khi C = C2 thì \(\cos \varphi =\frac{\sqrt{3}}{2}\Rightarrow P=\frac{{{U}^{2}}}{R}\cdot {{\cos }^{2}}\varphi =\frac{{{U}^{2}}}{R}\cdot {{\left( \frac{\sqrt{3}}{2} \right)}^{2}}\) (2)
Từ (1) và (2) \(\Rightarrow P=200\cdot {{\left( \frac{\sqrt{3}}{2} \right)}^{2}}=150W\)
Cho mạch điện xoay chiều RLC mắc nối tiếp, cuộn dây thuần cảm, R là một biến trở, \(C=\frac{{{10}^{-4}}}{\sqrt{2}\pi }F;L=\frac{\sqrt{2}}{2\pi }H,\)điện áp giữa hai đầu mạch điện có phương trình \(u=100\sqrt{2}\cos 100\pi t\)(V), thay đổi giá trị của R thì thấy có hai giá trị đều cho cùng một giá trị của công suất, một trong hai giá trị là 200Ω. Xác định giá trị thứ hai của R.
Theo bài ra ta có:
\({{P}_{1}}={{P}_{2}}\Leftrightarrow \frac{{{U}^{2}}{{R}_{1}}}{R_{1}^{2}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}}=\frac{{{U}^{2}}{{R}_{2}}}{R_{2}^{2}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}}\) \(\Leftrightarrow {{R}_{1}}.\left( R_{2}^{2}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}} \right)={{R}_{2}}.\left( R_{1}^{2}+{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}} \right)\)
\(\Leftrightarrow {{R}_{1}}R_{2}^{2}+{{R}_{1}}{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}={{R}_{2}}R_{1}^{2}+{{R}_{2}}{{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}\Leftrightarrow {{R}_{1}}{{R}_{2}}={{\left( {{Z}_{L}}-{{Z}_{C}} \right)}^{2}}\) (*)
Lại có:
\(\left\{ \begin{align} & {{Z}_{L}}=100\pi .\frac{\sqrt{2}}{2\pi }=50\sqrt{2}\Omega \\ & {{Z}_{C}}=\frac{1}{100\pi .\frac{{{10}^{-4}}}{\sqrt{2}\pi }}=100\sqrt{2}\Omega \\ & R=200\Omega \\ \end{align} \right.\)
Thay vào (*) ta được:
\(200\cdot {{R}_{2}}={{(50\sqrt{2}-100\sqrt{2})}^{2}}\Rightarrow {{R}_{2}}=25\Omega \)
Có x nguồn giống nhau mắc nối tiếp, mỗi nguồn có suất điện động là 3V điện trở trong là 2Ω mắc với mạch ngoài là một bóng đèn loại (6V – 6W ) thành một mạch kín. Để đèn sáng bình thường thì giá trị của x là
Điện trở của đèn: \({{R}_{d}}=\frac{U_{dm}^{2}}{{{P}_{dm}}}=\frac{{{6}^{2}}}{6}=6\Omega \)
Cường độ dòng điện định mức của đèn: \({{I}_{dm}}=\frac{{{P}_{dm}}}{{{U}_{dm}}}=\frac{6}{6}=1A\)
Giả sử bộ nguồn gồm x nguồn giống nhau mắc nối tiếp:
\(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {{\xi }_{b}}=x.\xi =3x \\ {{r}_{b}}=xr=2x \\ \end{array} \right.\)
Cường độ dòng điện chạy qua đèn: \(I=\frac{{{\xi }_{b}}}{{{r}_{b}}+{{R}_{d}}}=\frac{3x}{2x+6}\)
Để đèn sáng bình thường thì \(I={{I}_{dm}}\Leftrightarrow \frac{3x}{2x+6}=1\Leftrightarrow 3x=2x+6\Rightarrow x=6\)
Một con lắc lò xo gồm vật nặng có khối lượng 10g, lò xo nhẹ độ cứng \(10\frac{N}{m}\) đang đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang không ma sát, lấy π2 =10. Tác dụng vào vật một ngoại lực tuần hoàn có tần số f thay đổi được. Khi tần số của ngoại lực tương ứng có giá trị lần lượt là: \({{f}_{1}}=3,5Hz;{{f}_{2}}=2Hz;{{f}_{3}}=5Hz\) thì biên độ dao động của vật có giá trị tương ứng là \({{A}_{1}},{{A}_{2}},{{A}_{3}}.\)Tìm hiểu thức đúng?
Tần số dao động riêng: \({{f}_{0}}=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{m}}=\frac{1}{2\sqrt{10}}\cdot \sqrt{\frac{10}{0,01}}=5\text{Hz}\)
Ta có đồ thị cộng hưởng cơ:
.png)
Tần số của ngoại lực tương ứng: \({{f}_{1}}=3,5Hz;{{f}_{2}}=2Hz;{{f}_{3}}=5Hz\)
\(\Rightarrow \left| {{f}_{3}}-{{f}_{0}} \right|<\left| {{f}_{1}}-{{f}_{0}} \right|<\left| {{f}_{2}}-{{f}_{0}} \right|\Rightarrow {{A}_{2}}<{{A}_{1}}<{{A}_{3}}\)
Con lắc lò xo gồm lò xo có độ cứng 200N/m , quả cầu M có khối lượng 1kg đang dao động điều hòa theo phương thẳng đứng với biên độ 12,5cm. Ngay khi quả cầu xuống đến vị trí thấp nhất thì có một vật nhỏ khối lượng 500g bay theo phương trục lò xo, từ dưới lên với tốc độ 6m/s tới dính chặt vào M. Lấy g=10m/s2. Sau va chạm, hai vật dao động điều hòa. Biên độ dao động của hệ hai vật sau va chạm là:
Áp dụng định luật bảo toàn vecto động lượng cho hệ ngay trước và sau va chạm:
\(\overrightarrow{{{p}_{tr}}}=\overrightarrow{{{p}_{s}}}\Leftrightarrow m{{v}_{0}}=(m+M).v\Rightarrow \) \(v=\frac{m\cdot {{v}_{0}}}{m+M}=\frac{0,5\cdot 6}{0,5+1}=2\text{m/s}=200\text{cm/s}\)
VTCB mới ở dưới VTCB mới một đoạn: \({{x}_{0}}=\frac{mg}{k}=\frac{0,5\cdot 10}{200}=0,025m=2,5cm\)
Li độ ngay sau khi va chạm so với VTCB mới là: \(x=A-{{x}_{0}}=12,5-2,5=10\text{cm}\)
Tần số góc dao động của hệ: \(\omega =\sqrt{\frac{k}{M+m}}=\sqrt{\frac{200}{1+0,5}}=\frac{20}{\sqrt{3}}\text{rad/s}\)
Biên độ dao động của hệ hai vật sau va chạm là: \(A=\sqrt{{{x}^{2}}+\frac{{{v}^{2}}}{{{\omega }^{2}}}}=\sqrt{{{10}^{2}}+\frac{{{200}^{2}}}{{{\left( \frac{20}{\sqrt{3}} \right)}^{2}}}}=20\text{cm}\)
Trong thí nghiệm giao thoa trên mặt nước, hai nguồn sống kết hợp A và B dao động cùng pha, cùng tần số, cách nhau AB = 8cm tạo ra hai sóng kết hợp có bước sóng \(\lambda \)= 2cm. Một đường thẳng \((\Delta )\) song song với AB và cách AB một khoảng là 2cm , cắt đường trung trực của AB tại điểm C. Khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động với biên độ cực đại trên \((\Delta )\) nằm về hai phía điểm C gần nhất với giá trị nào dưới đây:
Gọi M và N là hai điểm dao động với biên độ cực đại trên \((\Delta )\) nằm về hai phía của điểm C. Khoảng cách từ M đến C là x.
.png)
Từ hình vẽ ta có:
\(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {{d}_{1}}=\sqrt{{{2}^{2}}+{{(4-x)}^{2}}} \\ {{d}_{2}}=\sqrt{{{2}^{2}}+{{(4+x)}^{2}}} \\ \end{array} \right.\)
M là điểm dao động với biên độ cực đại nên: \({{d}_{2}}-{{d}_{1}}=k\lambda =2k(\text{cm})\)
+ M gần C nhất nên M thuộc cực đại ứng với k =1
\(\Rightarrow {{d}_{2}}-{{d}_{1}}=2\Leftrightarrow \sqrt{{{2}^{2}}+{{(4+x)}^{2}}}-\sqrt{{{2}^{2}}+{{(4-x)}^{2}}}=2\)
\(\Rightarrow x=1,1255\text{cm}\Rightarrow MC=1,1255\text{cm}\)
+ N gần C nhất nên N thuộc cực đại ứng với k = -1.
Hoàn toàn tương tự ta tính được: NC = 1,1255cm
\(\Rightarrow MN=1,1255+1,1255=2,251\text{cm}\)
Cho mạch điện AB gồm đoạn mạch AM và MB mắc nối tiếp. Đoạn mạch AM gồm R,C và đoạn MB gồm hộp kín X có thể chứa hai trong ba phần tử: điện trở, tụ điện và cuộn dây thuần cảm mắc nối tiếp. Đặt vào hai đầu AB điện áp xoay chiều \(u=120\sqrt{2}\cos 100\pi t\)(V) thì cường độ dòng điện ở mạch là \(i=2\sqrt{2}\cos \left( 100\pi t+\frac{\pi }{12} \right)A.\) Biết điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AM và MB vuông pha với nhau. Dùng vôn kế lí tưởng lần lượt mắc vào hai đầu đoạn mạch AM, MB thì số chỉ vôn kế tương ứng là \({{U}_{1}},{{U}_{2}},\) cho \({{U}_{1}}=\sqrt{3}{{U}_{2}}.\) Giá trị của mỗi phần tử trong hộp X là
Đoạn AM gồm R,C mắc nối tiếp.
Điện áp giữa hai đầu đoạn mạch AM và MB vuông pha với nhau \(\Rightarrow \) MB gồm R,L nối tiếp.
Ta có giản đồ vecto:
.png)
Có \(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} \overline{{{U}_{AB}}}=\overline{{{U}_{AM}}}+\overline{{{U}_{MB}}} \\ \overline{{{U}_{AM}}}\bot \overline{{{U}_{MB}}} \\ \end{array}\Rightarrow {{U}_{AB}}=\sqrt{U_{AM}^{2}+U_{MB}^{2}}=120V \right. (1)\)
Lại có \({{U}_{1}}=\sqrt{3}{{U}_{2}}\) (2)
Từ (1) và (2) \(\Rightarrow \left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {{U}_{AM}}={{U}_{1}}=60\sqrt{3}V \\ {{U}_{BM}}={{U}_{2}}=60\text{V} \\ \end{array} \right.\)
Áp dụng định lí hàm số cos trong tam giác \({{U}_{MB}}O{{U}_{AM}}\) có:
\(U_{AM}^{2}=U_{MB}^{2}+U_{AB}^{2}-2.{{U}_{MB}}{{U}_{AB}}.\cos {{U}_{MB}}O{{U}_{AB}}\)
\(\Leftrightarrow {{(60\sqrt{3})}^{2}}={{60}^{2}}+{{120}^{2}}-2.60.120.\cos {{U}_{MB}}O{{U}_{AB}}\)
\(\Rightarrow \cos {{U}_{MB}}O{{U}_{AB}}=0,5\Rightarrow {{U}_{MB}}O{{U}_{AB}}=\frac{\pi }{3}\)
\(\Rightarrow {{U}_{MB}}O{{U}_{R2}}={{U}_{MB}}O{{U}_{AB}}-\frac{\pi }{12}=\frac{\pi }{3}-\frac{\pi }{12}=\frac{\pi }{4}\)
Áp dụng hệ thức lượng trong tam giác vuông \({{U}_{MB}}O{{U}_{R2}}\) ta có:
\(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {{U}_{R2}}={{U}_{MB}}.\cos {{U}_{MB}}O{{U}_{R2}}=60\cos \frac{\pi }{4} \\ {{U}_{L}}={{U}_{MB}}.\sin {{U}_{MB}}O{{U}_{R2}}=60\sin \frac{\pi }{4} \\ \end{array} \right.\)
Cường độ dòng điện hiệu dụng chạy trong mạch: I = 2A
\(\Rightarrow \left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {{R}_{2}}=\frac{{{U}_{R2}}}{I}=\frac{60\cos \frac{\pi }{4}}{2}=21,21\Omega \\ {{Z}_{L}}=\frac{{{U}_{L}}}{I}=\frac{60\sin \frac{\pi }{4}}{2}=21,21\Omega \Rightarrow L=\frac{21,21}{100\pi }=0,068H \\ \end{array} \right.\)
Đặt điện áp xoay chiều \(u={{U}_{0}}\cos \left( \frac{2\pi }{T}+\varphi \right)\)(V) vào hai đầu đoạn mạch AB như hình vẽ 1. Biết R = r = 30Ω. Đồ thị biểu diễn điện áp \({{u}_{AN}}\)và \({{u}_{MB}}\)theo thời gian như hình vẽ 2. Công suất của mạch AB có giá trị gần đúng là:
Từ đồ thị ta viết được phương trình:
\(\left\{ \begin{array}{*{35}{l}} {{u}_{AN}}=100\sqrt{2}.\cos \left( \frac{2\pi }{T}t-\frac{\pi }{2} \right)V \\ {{u}_{MB}}=60\sqrt{2}.\cos \left( \frac{2\pi }{T}t-\pi \right)V \\ \end{array} \right.\Rightarrow \overrightarrow{{{U}_{AN}}}\bot \overrightarrow{{{U}_{MB}}}\)
Ta có giản đồ vecto:
.png)
Theo bài ra ta có: \(R=r\Rightarrow \frac{{{U}_{R}}}{{{U}_{r}}}=\frac{R}{r}=1\Rightarrow {{U}_{R}}={{U}_{r}}\Rightarrow {{U}_{R+r}}={{U}_{R}}+{{U}_{r}}=2{{U}_{r}}\)
Từ giản đồ vecto ta có: \(\cos \alpha =\frac{{{U}_{LC}}}{60}=\frac{{{U}_{R+r}}}{100}\Leftrightarrow \frac{{{U}_{LC}}}{60}=\frac{2{{U}_{r}}}{100}\Rightarrow {{U}_{LC}}=1,2{{U}_{r}}\)
Mà: \({{U}_{MB}}=\sqrt{U_{r}^{2}+U_{LC}^{2}}\Leftrightarrow 60=\sqrt{U_{r}^{2}+{{\left( 1,2{{U}_{r}} \right)}^{2}}}\Rightarrow {{U}_{r}}=\frac{60}{\sqrt{2,44}}V\)
Hiệu điện thế giữa hai đầu đoạn mạch:
\({{U}_{AB}}=\sqrt{{{\left( {{U}_{R+r}} \right)}^{2}}+U_{LC}^{2}}=\sqrt{{{\left( 2{{U}_{r}} \right)}^{2}}+{{\left( 1,2{{U}_{r}} \right)}^{2}}}={{U}_{r}}.\sqrt{5,44}=\frac{60}{\sqrt{2,44}}\cdot \sqrt{5,44}\approx 89,6V\)
Hệ số công suất: \(\cos \varphi =\frac{{{U}_{R+r}}}{{{U}_{AB}}}=\frac{2\cdot \frac{60}{\sqrt{2,44}}}{89,6}=0,857\)
Công suất tiêu của đoạn mạch AB: \(P=\frac{{{U}^{2}}}{R+r}\cdot {{\cos }^{2}}\varphi =\frac{89,{{6}^{2}}}{30+30}\cdot 0,{{857}^{2}}=98,3W\)